實(shi)驗名稱：水下撲翼軟(ruan)體機器人的實(shi)驗平臺(tai)搭建

　　實驗目的：

　　良好的(de)運(yun)動性(xing)能(neng)(neng)(neng)是(shi)(shi)水下(xia)(xia)軟(ruan)(ruan)體機(ji)(ji)(ji)(ji)器人的(de)基(ji)本功(gong)能(neng)(neng)(neng)要(yao)求。而實驗(yan)(yan)是(shi)(shi)檢(jian)驗(yan)(yan)設計(ji)是(shi)(shi)否(fou)合理、實驗(yan)(yan)樣機(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否(fou)達到功(gong)能(neng)(neng)(neng)要(yao)求的(de)重要(yao)手段。為(wei)了(le)(le)(le)(le)驗(yan)(yan)證(zheng)設計(ji)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)，通(tong)過對水下(xia)(xia)撲翼軟(ruan)(ruan)體機(ji)(ji)(ji)(ji)器人進行(xing)相關實驗(yan)(yan)，確保水下(xia)(xia)撲翼軟(ruan)(ruan)體機(ji)(ji)(ji)(ji)器人的(de)運(yun)動性(xing)能(neng)(neng)(neng)。首先，搭建了(le)(le)(le)(le)水下(xia)(xia)撲翼軟(ruan)(ruan)體機(ji)(ji)(ji)(ji)器人的(de)實驗(yan)(yan)裝置，進行(xing)了(le)(le)(le)(le)一系列運(yun)動能(neng)(neng)(neng)力實驗(yan)(yan)。其次，為(wei)了(le)(le)(le)(le)驗(yan)(yan)證(zheng)前(qian)文仿(fang)(fang)真(zhen)分析(xi)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)，通(tong)過實驗(yan)(yan)數(shu)據驗(yan)(yan)證(zheng)了(le)(le)(le)(le)前(qian)文中仿(fang)(fang)真(zhen)結果的(de)準確性(xing)。最后，為(wei)了(le)(le)(le)(le)驗(yan)(yan)證(zheng)水下(xia)(xia)撲翼軟(ruan)(ruan)體機(ji)(ji)(ji)(ji)器人的(de)運(yun)動能(neng)(neng)(neng)力，建立(li)了(le)(le)(le)(le)效率模型，對機(ji)(ji)(ji)(ji)器人運(yun)動效率進行(xing)了(le)(le)(le)(le)分析(xi)。

　　測(ce)試設備：高壓(ya)放大器(qi)(qi)、信(xin)號(hao)發生器(qi)(qi)、傳感器(qi)(qi)、電腦(nao)等。

　　實驗過程：

　　圖(tu)1：實(shi)驗平(ping)臺示意圖(tu)

　　分(fen)別搭建如上圖所示(shi)的軟體關節成(cheng)型角度測(ce)(ce)量(liang)、外殼阻力(li)(li)測(ce)(ce)試(shi)、撲翼運動推力(li)(li)測(ce)(ce)試(shi)和(he)撲翼運動測(ce)(ce)速四(si)個實驗平臺。

　　由電(dian)機帶動(dong)圓(yuan)輥(gun)轉動(dong)，圓(yuan)輥(gun)上的細線連(lian)接拉(la)力傳感(gan)器固定(ding)端，拉(la)力傳感(gan)器測量端與水下撲翼軟體(ti)機器人外殼(ke)相連(lian)，帶動(dong)外殼(ke)勻速(su)運(yun)動(dong)，得出外殼(ke)阻(zu)力。

　　由信號發生器(qi)產(chan)生激(ji)勵信號，經由高壓放大器(qi)放大電壓，推動(dong)(dong)水(shui)下(xia)撲(pu)翼軟(ruan)體(ti)機(ji)器(qi)人軟(ruan)體(ti)關(guan)節帶(dai)動(dong)(dong)撲(pu)翼結構進行二自由度(du)撲(pu)翼運(yun)動(dong)(dong)，測量撲(pu)翼運(yun)動(dong)(dong)過(guo)程中的推力。

　　由(you)信號發生器(qi)產生的電信號驅動撲翼水下軟體機(ji)器(qi)人(ren)(ren)，由(you)機(ji)位記錄(lu)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)的運動過(guo)程，通(tong)過(guo)后期觀(guan)看錄(lu)像數格子的方(fang)式測(ce)算(suan)機(ji)器(qi)人(ren)(ren)的行進速度。

　　實驗結果：

　　圖2：仿真(zhen)與實驗結果對比圖

　　對(dui)q=7mm、p=4、6、8、10、12時的軟體關節成型(xing)角度進行測量(liang)，并與(yu)仿真(zhen)結果進行對(dui)比，結果如(ru)圖(tu)2（a）所示。從(cong)圖(tu)中可以看出，當q值(zhi)不變時，隨(sui)著ｐ值(zhi)增大，變形角度減(jian)小，這與(yu)仿真(zhen)結果變化規律相(xiang)同，且實驗(yan)(yan)結果與(yu)仿真(zhen)結果相(xiang)近，這也驗(yan)(yan)證了仿真(zhen)結果的真(zhen)實性(xing)。

　　根據(ju)設(she)定的(de)(de)仿(fang)(fang)真條件，對(dui)撲(pu)翼運動(dong)(dong)產生的(de)(de)推(tui)進(jin)力(li)進(jin)行測量(liang)。在水(shui)動(dong)(dong)力(li)仿(fang)(fang)真中(zhong)，輸出結(jie)果為撲(pu)翼弦截面在二維流(liu)場中(zhong)產生的(de)(de)推(tui)進(jin)力(li)，實驗結(jie)果為三維環境中(zhong)撲(pu)翼運動(dong)(dong)的(de)(de)推(tui)進(jin)力(li)，其結(jie)果對(dui)比如圖(tu)所(suo)示。從圖(tu)中(zhong)可以看(kan)出，仿(fang)(fang)真結(jie)果的(de)(de)變化規律與實驗結(jie)果相同(tong)，這驗證了撲(pu)翼運動(dong)(dong)水(shui)動(dong)(dong)力(li)仿(fang)(fang)真結(jie)果的(de)(de)正確(que)性(xing)。

　　電壓放大器(qi)推薦：ATA-7050

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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