實驗名稱：水下撲翼軟體機器人的實驗平臺搭建

實驗目的：

良好的運動性能是水下軟體機器人的基本功能要求。而實驗是檢驗設計是否合理、實驗樣機是否達到功能要求的重要手段。為了驗證設計的可行性，通過對水下撲翼軟體機器人進行相關實驗，確保水下撲翼軟體機器人的運動性能。首先，搭建了水下撲翼軟體機器人的實驗裝置，進行了一系列運動能力實驗。其次，為了驗證前文仿真分析的可行性，通過實驗數據驗證了前文中仿真結果的準確性。最后，為了驗證水下撲翼軟體機器人的運動能力，建立了效率模型，對機器人運動效率進行了分析。

測試設備：高壓放大器、信號發生器、傳感器、電腦等。

實驗過程：

圖1：實驗平臺示意圖

分別搭建如上圖所示的軟體關節成型角度測量、外殼阻力測試、撲翼運動推力測試和撲翼運動測速四個實驗平臺。

由電機帶動圓輥轉動，圓輥上的細線連接拉力傳感器固定端，拉力傳感器測量端與水下撲翼軟體機器人外殼相連，帶動外殼勻速運動，得出外殼阻力。

由信號發生器產生激勵信號，經由高壓放大器放大電壓，推動水下撲翼軟體機器人軟體關節帶動撲翼結構進行二自由度撲翼運動，測量撲翼運動過程中的推力。

由信號發生器產生的電信號驅動撲翼水下軟體機器人，由機位記錄機器人的運動過程，通過后期觀看錄像數格子的方式測算機器人的行進速度。

實驗結果：

圖2：仿真與實驗結果對比圖

對q=7mm、p=4、6、8、10、12時的軟體關節成型角度進行測量，并與仿真結果進行對比，結果如圖2（a）所示。從圖中可以看出，當q值不變時，隨著ｐ值增大，變形角度減小，這與仿真結果變化規律相同，且實驗結果與仿真結果相近，這也驗證了仿真結果的真實性。

根據設定的仿真條件，對撲翼運動產生的推進力進行測量。在水動力仿真中，輸出結果為撲翼弦截面在二維流場中產生的推進力，實驗結果為三維環境中撲翼運動的推進力，其結果對比如圖所示。從圖中可以看出，仿真結果的變化規律與實驗結果相同，這驗證了撲翼運動水動力仿真結果的正確性。

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審核編輯 黃宇