文章图片
文章图片
文章图片
腔体弹出一个从静止开始的推进喷气机 ， 随后的喷射循环涉及进入的流体涡结构和内部边界之间的相互作用 。 对于这种情况 ， 只有两个循环来源 。 喷出的流体带有一个在喷嘴开口表面产生的剪切层 。 这可以被认为是进入射流区域的涡流 。 涡量被排入射流区域的速率与射流速度的平方成正比 。 由于流体向推进器开口会聚 ， 所以在空腔内部存在循环 。 开口内部的流动可以建模为有限圆形区域的半汇 。
内部流的循环与体积通量成比例 ， 因此内部循环的变化率与射流加速度成比例 。 鱿鱼的游泳行为表明 ， 脉冲体积通量程序实际上对更大范围的腔几何形状有益 。 以显示在喷射和再填充期间几乎恒定的体积通量 ， 以及来回切换时的显着加速度 。 应该注意的是 ， 与原型致动器通过轴向偏转的内部柱塞产生体积变化相比 ， 鱿鱼通过使地幔表面径向变形产生体积变化 。
因此 ， 利用脉冲通量程序抵消内部压力和变形速度峰值的能量效益显然与特定的变形几何形状无关 。在软喷射机器人的运动学中 ， 同样需要一个体积通量程序来减少推进所需的总能量 。 生物启发的脉冲喷射推进器至少需要一定程度的灵活性才能使推进器腔变形并驱动体积通量 。 放置在刚性车辆上的推进器有一个灵活的空腔侧壁 ， 由于大多数刚性推进器的加固方式使得变形仅限于单个参数 ， 因此对于任何所需的体积通量都有一个独特的变形程序 。
这意味着为了创建所需的脉冲速度程序 ， 推进器必须执行脉冲腔顶板偏转 。 如果要将这种推进技术应用于软机器人平台 ， 则更难限制 。 此外 ， 软喷射机器人的特定最佳身体形状和身体形状变形是不明确的 ， 这使得对身体形状和变形的限制同样模糊不清 。 然而 ， 海洋无脊椎动物已经有无数年的时间来发展出令人满意的灵活体型 。除了将身体运动分割成基元外 ， 随机微分方程中正确量化运动的参数集也可用于建立执行器的候选位置 。
这是通过首先确定水母身体中哪里有大幅度变形 ， 然后确定每个实例的变形发生在哪里来完成的 。 预期值被绘制为水母体表面的颜色轮廓 ， 黄色对应于大量变形 ， 而红色对应于较小的形状变化 。 动物身体变形是由肌肉收缩驱动的 ， 由于体积守恒 ， 肌肉收缩会导致身体变薄或变厚 。
驱动喷射喷射的水母钟形的收缩是通过周围肌肉的收缩来完成的 ，脉冲速度程序最小化了驱动某些腔体几何形状的流体运动所需的能量 ， 并且假设任何给定的腔体几何形状都有一个最佳的期望体积通量程序 ， 应该实现该程序以增加效率 。 接下来 ， 使用有限数量的执行器定义与水母具有相同体型的假设软机器人的变形 。 在软机器人上放置执行器的动机是由在特定种类的水母中观察到的实际变形驱动的 ， 并且描述了一种利用运动原语分析从生物运动中识别可能的执行器位置的通用技术 。
【流体向推进器开口会聚，在空腔内部存在循环】最后 ， 受头足类动物表皮线的启发 ， 推导出了一种理论上的感觉反馈机制 ， 该机制允许根据腔内的压力分布确定体积通量和通量率 。 结果表明 ， 游泳水母内部压力分布的形状高度表明了不稳定项对推进力的影响程度 。 此外 ， 这种压力分布不均匀性的精确量化允许高保真地确定游泳水母腔的体积通量和体积通量率 ， 用作假设的软机器人主体的模型 。
推荐阅读
- 如果真的存在平行宇宙，那里会是什么样子的？
- 海底惊现巨型真龙是真的吗？在马里亚纳海沟发现了什么？
- 感受海洋的深邃和博大，探索海洋十大最大生物！
- 违背生命规律的生物有哪些？你知道跳出三界外的“太岁”吗？
- 同为航天员，聂海胜、刘伯明和汤洪波为何能入榜2021《感动中国》
- 干掉人最多的九种动物，每天弄死2000人，顶级刺客就在你我身边
- 在澳大利亚大堡礁里面，藏有一个生态系统，动物十分丰富
- 装甲恐龙堪称恐龙时代的坦克，可以了解一下
- 杀人最多的10大动物，第一名你想不到！每年上百万人死于它手里？