實驗名稱：水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的實驗平臺搭建

實驗?zāi)康模?/p>

良好的運動性能是水下軟體機(jī)器人的基本功能要求。而實驗是檢驗設(shè)計是否合理、實驗樣機(jī)是否達(dá)到功能要求的重要手段。為了驗證設(shè)計的可行性，通過對水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)實驗，確保水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的運動性能。首先，搭建了水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的實驗裝置，進(jìn)行了一系列運動能力實驗。其次，為了驗證前文仿真分析的可行性，通過實驗數(shù)據(jù)驗證了前文中仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后，為了驗證水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的運動能力，建立了效率模型，對機(jī)器人運動效率進(jìn)行了分析。

測試設(shè)備：高壓放大器、信號發(fā)生器、傳感器、電腦等。

實驗過程：

圖1：實驗平臺示意圖

分別搭建如上圖所示的軟體關(guān)節(jié)成型角度測量、外殼阻力測試、撲翼運動推力測試和撲翼運動測速四個實驗平臺。

由電機(jī)帶動圓輥轉(zhuǎn)動，圓輥上的細(xì)線連接拉力傳感器固定端，拉力傳感器測量端與水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人外殼相連，帶動外殼勻速運動，得出外殼阻力。

由信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號，經(jīng)由高壓放大器放大電壓，推動水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人軟體關(guān)節(jié)帶動撲翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行二自由度撲翼運動，測量撲翼運動過程中的推力。

由信號發(fā)生器產(chǎn)生的電信號驅(qū)動撲翼水下軟體機(jī)器人，由機(jī)位記錄機(jī)器人的運動過程，通過后期觀看錄像數(shù)格子的方式測算機(jī)器人的行進(jìn)速度。

實驗結(jié)果：

圖2：仿真與實驗結(jié)果對比圖

對q=7mm、p=4、6、8、10、12時的軟體關(guān)節(jié)成型角度進(jìn)行測量，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果如圖2（a）所示。從圖中可以看出，當(dāng)q值不變時，隨著ｐ值增大，變形角度減小，這與仿真結(jié)果變化規(guī)律相同，且實驗結(jié)果與仿真結(jié)果相近，這也驗證了仿真結(jié)果的真實性。

根據(jù)設(shè)定的仿真條件，對撲翼運動產(chǎn)生的推進(jìn)力進(jìn)行測量。在水動力仿真中，輸出結(jié)果為撲翼弦截面在二維流場中產(chǎn)生的推進(jìn)力，實驗結(jié)果為三維環(huán)境中撲翼運動的推進(jìn)力，其結(jié)果對比如圖所示。從圖中可以看出，仿真結(jié)果的變化規(guī)律與實驗結(jié)果相同，這驗證了撲翼運動水動力仿真結(jié)果的正確性。

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審核編輯 黃宇