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仿海蟹机器人游泳足水动力学分析与实验研究
【作者】 王海龙 王刚 陈曦 王立权 靳励行 哈尔滨工程大学机电工程学院 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水下机器人技术国防重点实验室 哈尔滨150001 黑龙江工程学院机电工程学院 哈尔滨150001
【关键词】 仿海蟹机器人 游泳足 水动力性能 游动模式
【摘要】以生物梭子蟹为仿生原型，提出一种足桨耦合驱动仿海蟹机器人。该机器人采用三对步行足和一对游泳足的结构形式，基于爬行推进与拍动翼复合推进的方式，兼具形态仿生和功能仿生的特点，可实现水下行走与水中浮游的双重功能。通过对游泳足推进方式进行数值模拟和实验研究，结果表明：升力模式推进在水翼上挥和下拍过程中均产生正推力，推进效率相对较高；随着拍动幅度的增加，平均推力和推进效率都明显降低；推进效率与拍动频率呈抛物线关系；当斯特劳哈尔数Sr在0．4～0．6范围内时，升力模式的推进效率最大，当Sr在0．8～1.0范围内时，阻力模式的推进效率最高，两者所对应的尾涡脱泻均呈反卡门涡街形式；游泳足水翼的厚度对水动力性能也有影响，相对薄的水翼不仅能增加平均推力，还能降低系统的总能耗，因此更适合推进。
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