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?电气技术与自动化?宋天麟，等?仿生机器鱼系统设计研究
到Ｄ叭点运动过程中，尾鳍与关节不产生相对运动。通过以上分析可以看出，在整个运动周期中（除尾鳍绕关节旋转的极小一部分时间），尾鳍的运动均产生推进作用。
在一定摆动频率范围内，推进速度与摆动频率在一定范围内近似成正比关系。当摆动频率一定时，推进速度与摆幅在一定范围内近似成正比关系。但摆动频率对推进速度的影响比摆幅更明显，鱼类往往通过提高摆动频率来提高游动速度。
２机器鱼模型及总体设计
本课题从实际出发，采用鱼参科加新月形尾鳍推进模式为基础，结合波动推进理论的特点，提出一种改进型鱼参科加新月形尾鳍推进模式，即该模式外形采用鱼参科加新月形尾鳍推进模式，运动方式中结合了波动推进原理，综合机械、电子和自控等多方面学科，实现可以进行变速游动、自由转向以及无线遥控的简易仿生机器鱼。其形式较为简单，设计上较易实现。
机器鱼由鱼头、鱼体和鱼鳍三部分组成，鱼身体部分共有３个关节，每一个关节相对于临近的部分独立的。每一个关节由～个伺服舵机控制，可以实现本段和前段的相对转角位移。本设计运用三维造型软件Ｐｒｏ／ｅ，对机器鱼的外形、机械结构和布局进行总体结构设计及鱼头、连接部分、尾鳍等局部设计。总体结构如图２所示。
图２总体结构图
３机器鱼硬件电路设计图乡一止矗巍｜＋６Ｖ图３电路设计＾缸幽ｉ以８Ｂ“ｊ捌，ｗｇＡ“￡例ｎ痂”．０ｃｆ２０晒，３４（５）：８２～８３，８７单片机对伺服舵机进行控制，按照舵机转角的变化规律，输入相应的控制脉冲的宽度，同时按照鱼体各个环节的转角关系，协调控制多个舵机的工作。
无线遥控模块采用的ＴＸ一２３０２２４２２７为核心的发射模块和ＫＸ—ＲＣ４０１４Ｒａ为核心的接收模块。
动力元件的选用是机器鱼设计的关键，综合机器鱼设计要求，选用伺服比例舵机作为动力元件。其具有质量轻、体积小、动作迅速、输出力矩大等特点，可输入标准脉冲对其进行控制，且其功放内置于机体中无需另外配置。它由舵机机构（执行机构）和舵机电路（执行电路）两大部分组成。舵机机构由直流电动机、减速器、输出摇臂组成；舵机电路由可控单稳态电路、脉冲宽度比较电路、脉冲展宽放大电路和反馈电位器组成。
伺服比例舵机工作原理：当输入脉冲Ｔ。的宽度与参考脉冲宽度Ｔ，相等时，差值脉冲Ｔｄ＝Ｏ，电动机不转，舵机处于中舵位置。当丁。＞Ｔ。时，ｎ为负，电动机正转，带动舵机摇臂向某一方向（如左舷）转动，同时与摇臂连动的电位器也同时转动，使单稳态输出的参考脉冲丁，随之改变，当转到Ｔ。＝Ｔ，时，电动机停止转动，这样就实现舵机摇臂的角度与指令信号宽度成比例控制。
本系统选用的是进口ＦＵＴ腽～Ｓ一３００３型伺服舵机，经测试其控制脉冲特性能很好完成控制要求，且做工优良，价格适中，性能稳定（控制线性好，无抖舵现象）。
电源是整个系统的心脏，也是设计所要考虑的一个关键部分。本系统中存在不同电压要求的元件（如ＭＣＵ为＋５Ｖ，舵机为＋６Ｖ，遥控模块为＋３Ｖ），并且舵机功耗比较大，因此要求电源电路提供多路输出，有较强的负载能力。本设计采用独立供电法，并且为减少电压种类，选择ＣＭＯＳ工艺ＭＣＵ以便与遥控模块共用＋３Ｖ电源。
４软件设计
本系统的软件主要实现如下功能：１）接收无线信号并判断功能号；２）删输出，利用Ｉ／Ｏ口模拟ＰＷＭ输出完成对舵机的ＰＷＭ控制，实现前进、转弯等功能。
本程序初步实现三个功能：前进、左转、右转。通过遥控发射电路的四个按键分别控制，由遥控接收电路接收并送Ｍｃｕ，ＭＣｕ不断查询输入信号，
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仿生机器鱼系统设计研究
作者：宋天麟， 黄烈岩， SONG Tian-lin， HUANG Lie-yan
作者单位：苏州大学应用技术学院,江苏,苏州,215006
刊名：
机械制造与自动化
英文刊名：MACHINE BUILDING & AUTOMATION
年，卷(期)：2005,34(5)
被引用次数：1次
参考文献(2条)
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引证文献(1条)
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引用本文格式：宋天麟.黄烈岩.SONG Tian-lin.HUANG Lie-yan仿生机器鱼系统设计研究[期刊论文]-机械制造与自动化 2005(5)