基于流体-结构相互作用的节肢类水中推进力特性
机器人学
2025-11-03 v1 流体动力学
摘要
我们对两种新开发的节肢类水中推进器进行力量表征，这两种推进器用于微型机器人游泳器，通过利用流体-结构相互作用 (FSI) 来产生推力。这两种设备的设计灵感来自鳗鱼式游动，由软尾部驱动，驱动器由高功率密度 (HWD) actuators 驱动，由形状记忆合金 (SMA) 线供电。虽然这些推进器已被证明适用于微型机器人水下 locomotion，并可通过简单的体系结构实现二维 (2D) 空间内的轨迹跟踪控制，但其相关力的特征和大小尚未系统性地研究。在本研究中，我们采用基于惯性力的理论框架，获取实验数据进行表征，使用自制的微米级力传感器。我们测量了单尾推进器的最大力和循环平均力分别为 0.45 mN 和 2.97 微牛。对于双尾推进器，我们测量的最大力和循环平均力分别为 0.61 mN 和 22.6 微牛。这些结果代表了对此类节肢类推进器产生的瞬时推力的首次测量，并为高效的微型机器人推进提供了关于 FSI 的见解。
引用
@article{arxiv.2510.26837,
title = {Force Characterization of Insect-Scale Aquatic Propulsion Based on Fluid-Structure Interaction},
author = {Conor K. Trygstad and Nestor O. Perez-Arancibia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26837},
year = {2025}
}
备注
To be presented at ICAR 2025 in San Juan, Argentina