基于鲹科模型的 “游龙”系列机械鱼
8.2.2 仿生机器人关键技术问题
1 建模问题
仿生机器人的运动具有高度的灵活性和适应性，其一般都是 冗余度或超冗余度机器人，结构复杂。运动学和动力学模型 与常规机器人有很大差别，且复杂程度更大。
2 控制优化问题
机器人的自由度越多，机构越复杂，必将导致控制系统的复 杂化。复杂巨系统的实现不能全靠子系统的堆积，要做到 “整体大于组分之和”，同时要研究高效优化的控制算法才 能使系统具有实时处理能力。
4 鲹科类模式鱼体波模型建立及分析
根据对鲹科模式鱼类游动的仿生研究及图像分析，得到的鱼体波 特征为一波幅逐渐加大、由头部至尾鳍传播的行波。鱼体波曲线 可通过鱼体波波幅包络线与正弦曲线的合成来进行数学描述：
yb o d y(x,t)(c 1xc2x2)sin (kxt)
式中 ybody (—x,—t) 身体横向位移； c1 —— 尾流宽度，通常以尾鳍摆幅近似表示；
8.3.2仿生机器鱼的设计
机器鱼是一个复杂的机器人系统，包括机械传动和机电控 制两大部分，其中机械系统犹如整个系统的躯体，控制系 统犹如整个系统的大脑和神经中枢。因此，它必须具有运 动灵活、传动精密的机械本体，结构合理、高效运作的控 制系统，以及运算高速、工作可靠的硬件平台。
1 几种典型机械鱼机构分析
一个摆动周期产生反卡门涡街的过程
(a) 尾鳍先以摆动造成一个大涡流； (b) 迅速的顶端摆动造成一个相反方向的涡流； (c) 下摆之后的尾鳍使两个涡流相遇； (d) 相供的两个涡流形成一柱强力的向后喷流，并相互减弱其涡流 强度。
表示尾流反卡门涡街的参数是斯特劳哈尔数St（Strouhal Number )。对于BCF推进方式，斯特劳哈尔数定义为：
