柔性起伏游泳体

刚度致巡游模态可调

该柔性游泳体在高刚度和低刚度下分别呈现驻波与行波推进模态，流致起伏效应可使高刚度体的行波指数超越低刚度体，从而在不牺牲速度的前提下提升推进效率。

MengFan, Xu · TianYi, Zhou · 余永亮

Physics of Fluids 2024

技术优势

行进更快

高刚度鱼体虽呈驻波变形，但流致起伏效应将其转变为行波推进，使得每拍前进体长数超过低刚度鱼体。

流致效应

流体力引起的纵向与旋转运动调节左右行波的振幅和相位，提高行波比例，此效应在刚度大、厚度薄的形体上更显著。

模态可调

调整身体刚度与厚度即可在驻波和行波推进之间切换，为设计可控水下机器人提供参数依据。

应用场景

• 仿生水下机器人：可按需调整刚度与厚度，复现驻波或行波推进模态，获得高速或高效游动。
• 柔性机器人：利用流体与柔性体耦合产生行波推进，无需复杂多关节驱动，简化软体结构。
• 软体驱动器：内部主动弯矩驱动柔性体实现波动游动，提供仿生软体驱动器的设计参考。
• 生物力学：量化流致起伏效应对行波比例的贡献，深化对鱼类游动机理的理解。