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) 1:

เครื่องร่อนใต้น้ำขนาดเล็ก: การออกแบบ และทดลองผลนามธรรม — แนวคิดแหวกปลาหุ่นยนต์มาใช้ร่อนครีบ actuation กลไกเพื่อประหยัดพลังงานใช้ และความคล่องแคล่วสูง และมีแรงสัญญาสำหรับการตรวจจับเคลื่อนที่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำที่หลากหลาย ในที่นี้กระดาษที่เรานำเสนอการสร้างแบบจำลองและออกแบบขนาดเล็กปลาเหมือนเครื่องร่อน คีย์การเปิดใช้งานคอมโพเนนต์สำหรับแหวกปลาหุ่นยนต์ แปลงเต็มรูปแบบของเครื่องร่อนที่เป็นมาก่อน และลดลงแล้ว เป็นเครื่องบิน sagittal ที่ยก ลาก และสนามขณะที่สัมประสิทธิ์จะได้รับเป็นฟังก์ชันเชิงเส้น หรือกำลังสองของมุมโจมตีอิงพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) วิเคราะห์ ใช้รูปแบบการออกแบบเครื่องร่อนที่โดยข้อจำกัดเข้มงวดขนาดยัง ประชุมข้อกำหนดที่ต้องการความเร็วในการ ต้นแบบ untethered เต็มของเครื่องร่อนน้ำพัฒนาคือใน น้ำหนัก 4 กิโลกรัมและความยาว 40 ซม. มีพยุงสุทธิ 20 กรัม มันตระหนักถึงความมั่นคงร่อนเร็ว 20 cm/s ระดับเสียงและแรงสุทธิของเครื่องร่อนนี้มีน้อยกว่า 10% และ 5% ตามลำดับ ของฐานรายงานในวรรณคดี และความเร็วต่อหน่วยสุทธิพยุงอยู่ 9 ครั้งของยานพาหนะอื่น ๆ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองสามารถถ่ายดีทั้งร่อนคงลักษณะการทำงานภายใต้อินพุตควบคุมแตกต่างกัน และการเปลี่ยนแปลงระหว่างทราน

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