Exploration of swimming performance for a biomimetic multi-joint robotic fish with a compliant passive joint

接头(建筑物) 仿生学 控制理论(社会学) 关节刚度 刚度 相位差 工程类 模拟 计算机科学 结构工程 控制(管理) 人工智能 带宽(计算) 电信
作者
Di Chen,Zhengxing Wu,Huijie Dong,Min Tan,Junzhi Yu
出处
期刊:Bioinspiration & Biomimetics [IOP Publishing]
卷期号:16 (2): 026007-026007 被引量:38
标识
DOI:10.1088/1748-3190/abc494
摘要

Abstract In this paper, a novel compliant joint with two identical torsion springs is proposed for a biomimetic multi-joint robotic fish, which enables imitatation of the swimming behavior of live fish. More importantly, a dynamic model based on the Lagrangian dynamic method is developed to explore the compliant passive mechanism. In the dynamic modeling, a simplified Morrison equation is utilized to analyze the hydrodynamic forces. Further, the parameter identification technique is employed to estimate numerous hydrodynamic parameters. The extensive experimental data with different situations match well with the simulation results, which verifies the effectiveness of the obtained dynamic model. Finally, motivated by the requirement for performance optimization, we firstly take advantage of a dynamic model to investigate the effect of joint stiffness and control parameters on the swimming speed and energy efficiency of a biomimetic multi-joint robotic fish. The results reveal that phase difference plays a primary role in improving efficiency and the compliant joint presents a more significant role in performance improvement when a smaller phase difference is given. Namely, at the largest actuation frequency, the maximum improvement of energy efficiency is obtained and surprisingly approximates 89%. Additionally, the maximum improvement in maximum swimming speed is about 0.19 body lengths per second. These findings demonstrate the potential of compliance in optimizing joint design and locomotion control for better performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
一颗红葡萄完成签到 ,获得积分0
7秒前
panpanliumin完成签到,获得积分0
16秒前
Ava应助lll采纳,获得10
16秒前
善学以致用应助lll采纳,获得10
16秒前
不做第一只做唯一完成签到,获得积分0
20秒前
菜菜完成签到 ,获得积分10
24秒前
新手完成签到 ,获得积分10
25秒前
望向天空的鱼完成签到 ,获得积分10
31秒前
Sylvia_J完成签到 ,获得积分10
31秒前
xixi完成签到 ,获得积分10
32秒前
甘sir完成签到 ,获得积分10
32秒前
35秒前
38秒前
会撒娇的乌冬面完成签到 ,获得积分10
38秒前
Sarah发布了新的文献求助10
39秒前
zhang568完成签到 ,获得积分10
41秒前
lll发布了新的文献求助10
42秒前
活泼的大船完成签到,获得积分0
46秒前
2026成功上岸完成签到 ,获得积分10
51秒前
59秒前
lll发布了新的文献求助10
1分钟前
满意的醉蝶完成签到,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.4应助lll采纳,获得10
1分钟前
顾矜应助lll采纳,获得10
1分钟前
灵巧的长颈鹿完成签到,获得积分10
1分钟前
Sarah完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
衣兮完成签到,获得积分10
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
曹福志完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lll发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Elements of Propulsion: Gas Turbines and Rockets, Second Edition 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6246717
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8070130
关于积分的说明 16845865
捐赠科研通 5322862
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2834283
邀请新用户注册赠送积分活动 1811763
关于科研通互助平台的介绍 1667516