牛鼻鲼胸鳍推进等效定律

仿生水下推进

通过整合运动学与流体动力学分析，揭示了牛鼻鲼通过胸鳍协调幅度-频率调制实现高效推进的机制。

Hao, Yiwei · 曹永辉 · 施瑶 · Pan, Guang · 宋保维 · 曹勇

Journal of Experimental Biology 2025

参数信息

Strouhal数最优范围

0.2-0.4

技术优势

等效定律简化控制

当fA恒定，不同频率与幅度组合可产生一致的平均推力，使控制参数选择更灵活。

推力与fA正相关

推力随fA增加而显著增大，可通过调节fA直接控制推力大小。

St处于最优范围

大部分工况下Strouhal数位于0.2-0.4，表明推进效率较高。

应用场景

• 仿生水下机器人：利用fA等效定律，为机器人胸鳍推进提供参数选择依据，实现推力与效率的灵活调控。
• 胸鳍推进机构：揭示胸鳍运动学与水动力学之间的等效关系，为仿生推进机构设计提供理论指导。
• 运动控制策略：基于fA等效定律制定控制策略，简化推进系统调节流程。
• 仿生推进系统：采用频率-幅度协调调制，确保不同工况下维持高效推进。