1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1研究意义及目的
随着人类社会的发展和对资源需求的增加，陆地资源短缺已成为人类面临的重要的问题之一。而海洋中蕴含了大量的能源，对海洋资源的开发和利用，将在能源方面对人类的有序生活提供一定的保障。开发海洋资源的关键，是需要有强有力的技术手段作支持，仿生鱼则应运而生。在军事方面，海上作战已成为21 世纪军事作战当中的重要部分，仿生机器鱼不但噪声小，而且具有很好的隐蔽性。仿生机器鱼在水下执行任务时，可以有效躲避雷达的探测，在军事作战当中发挥重要作用。另外，仿生鱼可用于水下世界资源勘测和水底生物观察研究。仿生机器鱼所具有的特点和自然界的鱼类相似，形体较小、行动灵活、无噪声污染等。在水下资源探索中，这些优点使仿生机器鱼在作业时拥有绝对的优势。
鱼类经过上亿年的自然选择和进化，形成了适合水下复杂环境的独特形态和运动方式。这些运动方式主要分为身体/尾鳍（ body and/or caudalfin, bcf）推进模式和中央鳍/对鳍（median and/or paired fin, mpf）推进模式[4]。其中 bcf 类型的鱼类利用尾鳍和胸鳍的配合运动做推进器，不仅具有很高的机动性还具有很好的推进效率。例如 bcf 类型中鲔科模式的金枪鱼在静水中的速度可达 80km/h，推进效率接近 90%，而鲹科模式的鲤鱼快速启动时，加速度接近 50m/s2。正基于鱼类卓越的水下运动能力，当前多种推进模式的仿生推进器都有大量研究学者参与研究，并取得了一系列重要成果，并且随着仿生学、流体力学以及材料学等学科的发展，可以预见仿生类机器鱼相较于螺旋桨式推进器具有以下优势：
2. 研究的基本内容与方案
| 2 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2.1基本内容 （1）查阅国内外关于仿生鲤鱼尾鳍设计及水动力特性研究相关论文文献，了解国内外研究现状 （2）了解多关节仿生鲤鱼整体结构、工作原理和应用方向； （3）实现多关节仿生鲤鱼结构设计，结合Fluent软件，建立仿生鱼流体力学模型； （4）基于STM32，开发多关节仿生鲤鱼推进系统的控制模块。根据鱼体波运动曲线方程，推导出仿生机器鲤鱼多关节转动的数学模型，验证机器鱼水动力特性。
2.2基本目标 资料收集阶段：利用ProQuest博硕士学位论文全文数据库等数据库，以及中国期刊网等图书馆资源等途径完成相关中英文资料的收集；对于国内论文，主要参考高质量的期刊，以浏览质量较低的期刊为辅； 结构设计阶段：根据多关节仿生机器鲤鱼鱼体特征、推进系统的运动机理和结构形式，设计仿生鱼基本骨架结构和运动机构，基于Fluent仿真分析软件，实现鱼体的流体分析； 系统设计阶段：基于STM32控制器，设计多关节仿生鲤鱼尾鳍推进控制系统。根据所确定模块，结合所要设计仿生鱼的实际大小尺寸，确定硬件电路板大小及分布方式，基于实际情况对仿生机器鱼内部结构进行调整。研究机器鱼水下运动情况，包括摆动频率、侧向力等水动力特性，确保运动过程中鱼体运动的平衡性。 其它：1）在规定时间内完成多关节仿生鲤鱼结构设计及仿真分析，实现尾鳍推进系统控制电路设计，提交撰写的毕业论文，论文字数不少于12000字；2）阅读文献不少于25篇，其中外文文献不低于12篇；3）翻译字数5000字以上；4）答辩用PowerPoint进行。 2.3拟采用的技术方案及措施 （1）通过在网上查找、检索资料和阅读仿生鲤鱼尾鳍设计及水动力特性研究分析的相关书籍，做好理论知识的储备； （2）学习Fluent仿真分析软件； （3）和类似的仿鲤鱼尾鳍结构设计对比，得出仿生鱼基本骨架结构和运动机构模型设计方案； （4）向老师和同学咨询并相互讨论，确定设计路线和方案； （5）对数据和结果进行分析和归纳，得出最优的方案； （6）根据最优方案进行设计计仿真分析和流体分析，并撰写设计报告。
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3. 研究计划与安排
4. 参考文献（12篇以上）
[1]邓永超. 一种新型柔性尾鳍推进的仿生鱼设计与研究[d].河南大学,2018.
[2]张开升,杨明明,王强,张保成.仿生机器鱼尾鳍推进效率的多参数优化研究[j].中国海洋大学学报(自然科学版),2019,49(07):118-124.
[3]李宗刚,夏文卿,葛立明,杜亚江.仿生机器鱼胸/尾鳍协同推进闭环深度控制[j/ol].机器人:1-10[2019-12-19]. https://doi.org/10.13973/j.cnki.robot.190026.
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