2011年--（节选）外文翻译--仿生海龟翼的设计和实现（译文）

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1、中文 5000 字 出处： Font D, Tresanchez M, Siegentahler C, et al. Design and Implementation of a Biomimetic Turtle Hydrofoil for an Autonomous Underwater VehicleJ. Sensors, 2011, 11(12):11168-87. 仿生海龟翼的设计和实现 Davinia Font 1, Marcel Tresanchez 1, Cedric Siegentahler 2, Toms Pallej 1, Merc Teixid 1,Cedric Pra

2、dalier 2 and Jordi Palacin 1,* Received: 20 October 2011; in revised form: 16 November 2011 / Accepted: 22 November 2011 / Published: 28 November 2011 摘要：这篇论文提出了 一种设计和实现方法 ，它针对的是 AUV水下无人潜航 的 仿生海龟翼。AUV的最终设计必须要像海龟一样运 动，对于水翼和仿生系统的设计，需要一定的 仿生灵感 。水翼的设计是基于 国家航空咨询委员会 （ NACA） 0014水动力翼形的研究。在设计过程中，考虑到推进的路径、紧凑

3、度、密封和需要的能源，比较了 4种不同的推进系统。最终的实现是基于一种 球窝机构，因为这种机构非常紧凑，并且能够为水翼提供 3个自由度（ DoF），其在推进路径方面几乎没有 阻力 。通过水翼获得的推进应该凭经验在水道中进行评价，来比较不同的运动策略。结果表明，提出的这种通过一种 3自由度机构控制的海龟水翼可以应用在未来的 AUV的实现中。 关键词： AUV；自由度；海龟 运动；推进系统 、介绍 水下自动潜航器（ AUV）是一种在水下工作的机器人装置，它通过船上的电脑进行控制。 AUV相对于有人驾驶水下潜航器（ MUV）的主要优点是， AUV的尺寸小、成本低，因为不需要携带人和生命支持系统，因此

4、工作的时间主要取决于电池的寿命。关于 AUV有许多的研究，商业和军事上的应用。最早的 AUV之一，被称为特殊目的的水下研究载具（ SRURV），是在 1957年，华盛顿大学的应用物理实验室开发的，被用来研究扩散、声传播和潜艇尾迹。最近，特殊传感器的搭载，增强了 AUV在不同应用环境下的能力，例如生物 学的应用研究、水道测量学、地质统计学和海洋地理学，同时应用在详细绘制海床的海底拓扑地图 方面，研究深海浮游生物，考虑布雷对策，港口的保护方面，补充水声网络，并且还可以来探测化羽的源位置。 大部分常规的 AUV推进系统都是基于螺旋桨的，但是这在一些领域并不是明智的解决方案，例如低流量的环境， 密闭的

5、空间，水平面的附近和不定长的海流中。而水翼是一种天然可选择的推进系统，最近也经常被人们所考虑，因为它运动稳定，运动过程有着更少的噪音，较好的灵活性和非常高的可操作性。这篇论文中，我们提出了一种 AUV推进系统的设计和实现方 式，它是通过仿生基于海龟的推进。 1.1生物背景 海龟解剖学是这篇论文仿生灵感的来源。海龟的龟翼，也被称作鳍或前肢，这是海龟主要的动力源。海龟龟翼的主要特点是， 肱骨 及其半径非常薄，但不是很长，然而它的 趾骨相比较而言非常地长。 这些特征形成了一种流线型的水翼，适应于高效地游泳，因为它降低了水翼动态漩涡的限制。另外，海龟的头部也可以根据导航的路径来调整其方向来减少前进的阻

6、力。 海龟的位移，在完成一个特定轨迹的时候，是由于在两侧横翼产生的推力。根据海龟的种类不同，龟翼的轨迹也会有所变化。淡水龟的运动取决于拍打后 由于阻力而产生的推力，并且每条腿都遵循着一个类似椭圆形的轨迹。海龟的龟翼的轨迹像图（ b）中所示， 既有阻力也有升力。在这种情况下，龟翼的运动路径被分为 4个不同的阶段，分别叫做下行程、旋前运动、上行程和旋后运动。下行程和上行程阶段是最重要的，然而旋前运动和旋后运动仅仅是通过较少的阻力来关闭运动周期。 1.2论文的价值 这个项目是一个更大项目的一部分，是在属于 Eidgenssische理工学院（ ETH）的自治实验室（ ASL）的发展项目之下，最终的目标是来发展一款使用龟翼推进的仿海龟 AUV。 为了这个目的，这项工 作提出了 AUV的龟翼和推进系统的相关设计和实现方式，并考虑了 最终的龟翼模型需要搭载到一个 1m长的机器人上面，需要在 10m的海水中进行工作。在 AUV水下评价的过程中，假设最大的海水流速为 1m/s，并且龟翼的线性尺寸 0.1m，这就决定了雷诺常数为 112359。在这