蛇怪蜥蜴踏水奔跑机理研究及仿生机构设计

来源：机器人杂志2016年第6期北京时间：

作者：张仲志, 高飞, 宋彬, 郭劭琰, 吕建刚, 马超

摘要：蛇怪蜥蜴踏水奔跑过程中，脚掌会在气穴封闭前移出水面，并不断调整姿态适应变化的流场．为分析踏水机理，增加了对出水过程的研究，建立了脚掌进出水流体动力学模型，运用RNG（renormalization group）k-ε湍流方程，结合气穴扩张收缩变化，获得了最优上提时间．进一步针对脚掌姿态调整行为，解析了3维驱动力随入水角度的变化规律，推导了托举力与速度的数学函数，并通过实验初步验证了数值计算模型的正确性．以蛇怪蜥蜴为仿生对象，将脚掌往复踏水转变为叶片旋转击水，设计了水面矢量推进器，增加了驱动力输出维数，建立流体动力学模型，分析了叶片数量对力学性能的影响．进行推进器应用实验，实现了水面平台在10．6°仰角下的滑水航行．

关键词：踏水机理, 固液作用, 仿生设计, 滑水航行