基于鳍片运动的磁力-机械驱动模型

在本文中，我们报告了用于设计磁力直线驱动器的数值模型的分析结果，该驱动器应用于基于鳍片的运动。目前大多数机器鱼使用旋转电机产生弯曲运动，这意味着至少存在一次运动的机械转换。我们寻求一种直接弯曲鳍片的解决方案，同时能够利用鳍片材料的磁力-机械特性。这种强耦合的鳍-驱动器融合了驱动器与机器人的身体，允许系统各元素的交叉优化。我们研究了弹性元件的简化模型，即代表柔性鳍片的弹簧-质量系统，在模拟磁相互作用的非线性强迫下运动。在无强迫和周期性强迫条件下研究了系统的动力学。分析重点在于系统中存在的极限环，它允许鳍片的周期性弯曲和推力的产生。周期轨道的频率、最大振幅和中心（弯曲偏移量）直接取决于鳍片的刚度和强迫强度；我们利用这种依赖关系来勾勒一个简单的参数控制器。尽管该模型高度简化，但它提供了估计此类驱动器参数初始值的方法，并且对于评估此类系统最小驱动控制的可行性很有用。