Miniature Underwater Glider: Design

Miniature Underwater Glider: Design and
Experimental Results Abstract — The concept of gliding robotic fish combines gliding and fin-actuation mechanisms to realize energy-efficient
locomotion and high maneuverability, and holds strong promise
for mobile sensing in versatile aquatic environments. In this
paper we present the modeling and design of a miniature
fish-like glider, a key enabling component for gliding robotic fish. The full dynamics of the glider is first derived and then reduced to the sagittal plane, where the lift, drag, and pitch moment coefficients are obtained as linear or quadratic functions of the attack angle based on computational fluid dynamics (CFD) analysis. The model is used to design the glider by accommodating stringent constraints on dimensions yet meeting the desired specification on speed. A fully untethered prototype of underwater glider is developed, with a weight of 4 kg and length of 40 cm. With a net buoyancy of 20 g, it realizes a steady gliding speed of 20 cm/s. The volume and net buoyancy of this glider are less than 10% and 5%, respectively, of those of reported gliders in the literature, and its speed per unit net buoyancy is over 9 times of those other vehicles. Experimental results have shown that the model is able to capture well both the steady glide behavior under different control inputs, and the dynamics during transients.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

จิ๋วใต้น้ำร่อน: การออกแบบและ
ผลการทดลองบทคัดย่อ - แนวคิดของการร่อนหุ่นยนต์ปลารวมร่อนและครีบขับเคลื่อนกลไกในการตระหนักถึงการประหยัดพลังงาน
การเคลื่อนที่และความคล่องแคล่วสูงและถือสัญญาที่แข็งแกร่ง
สำหรับการตรวจจับมือถือในสภาพแวดล้อมที่น้ำอเนกประสงค์ ในการนี้
กระดาษที่เรานำเสนอการสร้างแบบจำลองและการออกแบบของจิ๋ว
ร่อนปลาเหมือนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับการเปิดใช้งานร่อนหุ่นยนต์ปลา พลวัตเต็มรูปแบบของเครื่องร่อนที่ได้มาเป็นครั้งแรกและลดลงไปเครื่องบินทัลที่ยกลากและค่าสัมประสิทธิ์สนามจะได้รับเป็นฟังก์ชั่นการเชิงเส้นหรือสมการกำลังสองของมุมการโจมตีขึ้นอยู่กับการคำนวณพลศาสตร์ของไหลแล้ว (CFD) การวิเคราะห์ รูปแบบที่จะใช้ในการออกแบบเครื่องร่อนโดยรองรับข้อ จำกัด ที่เข้มงวดในมิติยังประชุมสเปคที่ต้องการความเร็ว ต้นแบบพันธนาการอย่างเต็มที่เครื่องร่อนใต้น้ำได้รับการพัฒนามีน้ำหนัก 4 กก. และความยาวของ 40 เซนติเมตร ด้วยการพยุงสุทธิ 20 กรัมก็รู้ตัวดีว่าความเร็วร่อนคงที่ของ 20 ซม. / วินาที ปริมาณและพยุงสุทธิเครื่องร่อนนี้น้อยกว่า 10% และ 5% ตามลำดับของผู้เครื่องร่อนรายงานในวรรณคดีและความเร็วของการพยุงต่อหน่วยสุทธิมากกว่าครั้งที่ 9 ของยานพาหนะอื่น ๆ เหล่านั้น ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ารูปแบบจะสามารถจับภาพดีทั้งพฤติกรรมเหินคงอยู่ภายใต้การควบคุมปัจจัยการผลิตที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนแปลงในช่วงชั่วคราว

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เครื่องร่อนใต้น้ำขนาดเล็ก : การออกแบบและผลการทดลองที่เป็นนามธรรม - แนวคิดของหุ่นยนต์ปลาร่อนรวมร่อนและกลไกการปลุกเร้าครีบที่จะตระหนักถึงการประหยัดพลังงานการเคลื่อนไหวและความคล่องแคล่วสูง และมีสัญญาที่รัดกุมสำหรับมือถือใช้ในสภาพแวดล้อมที่น้ำเอนกประสงค์ ในนี้กระดาษที่เรานำเสนอแบบจำลองและการออกแบบของจิ๋วปลาชอบเครื่องร่อน กุญแจเปิดใช้งานส่วนประกอบสำหรับหุ่นยนต์ปลาร่อน การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของเครื่องร่อนเป็นครั้งแรกที่ได้มาแล้ว เหลือเครื่องบินแซกที่ยก ลาก และค่าสนามช่วงเวลาได้เป็นเชิงเส้นกำลังสองฟังก์ชันของการโจมตีที่มุมบนพื้นฐานของการคำนวณพลศาสตร์ของไหล ( CFD ) การวิเคราะห์ แบบจำลองที่ใช้ในการออกแบบเครื่องร่อน โดยรองรับข้อจำกัดอย่างเข้มงวดในมิติยังประชุมที่ต้องการสเปคในความเร็ว แบบ untethered ของเครื่องร่อนใต้น้ำได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ มีน้ำหนัก 4 กิโลกรัม ความยาว 40 ซม. ด้วยการพยุงสุทธิ 20 กรัม มันรู้ว่าคงร่อนความเร็ว 20 cm / s และปริมาณ รายได้สุทธิของเครื่องร่อนนี้น้อยกว่าร้อยละ 5 และร้อยละ 10 ตามลำดับ ของรายงานเครื่องร่อนในวรรณคดี และความเร็วของเน็ต รายได้ต่อหน่วยมากกว่า 9 เท่าของน้ำหนักอื่น ๆ ยานพาหนะ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองนี้สามารถจับภาพได้ทั้งมั่นคงเหินพฤติกรรมภายใต้ปัจจัยควบคุมที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนแปลงระหว่างคนจรจัด