仿真鱼设计说明书

1、项目设计说明书项目名称：仿真机器鱼的机构设计、仿真与实现设计说明书指导老师：刘成武项目负责人：王晖所在部门：机电系机械0801项目调研方案确定结构设计机构仿真产品调试项目总结项目调研：仿真鱼作为新型动力及数控方向的实践研究已有一定成果，它可以更逼真的模拟鱼的游动原理，使水下的机器人运动更符合流体力学原理， 具有更好的加速和转向能力，利用它们可以探测海洋，寻找和检测海域中受污染 的地方，也可以用来勘探地形；在当今日趋复杂的生活应用中，具有很大的现实 意义，随着人们对海底世界的探究，我们急需有能够代替人自身而探索海洋资源 的器械，仿真鱼则是很好的选择。据了解，往届学长学姐也有做过有关仿真鱼的实验项

2、目，通过与他们的交 流及相关资料的调查学习等，更加加深了对制作仿真鱼的认识。方案确定：实验初期，我们大致确定了两种实施方案:方案一：鱼体模仿实际的鱼星进行建模如图1，外壳为一整体式，可以从视 觉上提高及其鱼的真实性及连贯性，对于内部的机构设计如图2,其中设计理念 的突破点在于仿真鱼的灵敏性。图1方案一得外形设计图2内部结构图方案二图3方案二的外形设计图4外形尺寸的确定此方案考虑到仿真鱼的摇摆动作及转弯的需要，讲鱼体改为有分节支的外 壳，且大致模拟确定了鱼体的尺寸如图4,并通过一切资料数据的查阅，组员也 一直通过此项方案。结构设计：摆动机构 依据“波动理论”，依靠身体的后半部分和尾部摆动而游动。

3、尾部波动的形成，需要两个必要的因素。首先要有一个振源，也就是说，需要尾 部产生一个周期性的往复运动。我们选择四连杆机构将电机的转动转换成为摆杆的往复运动。为了能够等幅摆动，不产生急回特性，选择了 III型曲柄摇杆机构，滑块摆动机构设计根据其摆动的幅度，确定了各杆件的长度，考虑到鱼体内的空间有限，确定摆 动角为40，曲柄长度为30mm如图8，连杆为20mm，摆杆为200mm如图所示。具 体结构与方案一中相同如图2,杆4与杆1的交接处由固定铰链连接，保证稳固不 动，杆4与杆3处由活动铰链连接，可以使杆3绕交接点自由转动，（确保杆4固定）， 带动杆2一起往复运动（杆2与杆3也是活动铰接），从而推动流

4、体运动，完成摆 动机构，实现机体游动。转弯设计 主要依靠尾部的偏转以及游动的惯性来设计转弯原理。可利用 霍尔传感器设置拐弯动作。当机构运行到转弯位置时，霍尔传感器将产生一个低 电平跳变信号输出给单片机，然后由单片机控制电机停转使摆杆停留在指定位 置。这样，当鱼由于惯性前进时，摆杆所停留的一边所受的阻力较大，从而使鱼 朝某一方向转向。沉浮机构设用气缸排开水的体积来模拟鱼鳔的收缩实现其沉浮设计，采用 电机驱动气缸，在其往复做功的工程中，再配以电磁阀的开合，控制水储器中的 高低压转变，实现鱼的上浮和下沉。具体尺寸设计如下:装配图项目总结：为期将近一年的科创实验制作，从了解仿真鱼的基本知识技术要求及发展前 景到付诸实践制作仿真鱼，对于小组成员自身而言锻炼提高了对科创知识方面的 掌握程度以及动手实践能力，在大学生创新性实验计划项目中，真正学习到了探 索并建立模拟问题的学习模式，充分发挥了我们的的主动性、积极性和创造性， 逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，不断提高其创新实践的能力。本小组通过 将近一年的时间完成该项试验，在研究与制作过程中积极合作，