文 山東省青島十九中高三(11)班 林廣碩
很多人都喜歡養(yǎng)金魚,金魚浮游水中,翩翩起舞,尤其是那一搖一擺的大尾巴好似一把展開的扇子,非常優(yōu)美。通過觀察金魚的游動,我提出了一種仿生機器魚的設計構想。
金魚的身體分為頭部、軀干、尾部,魚尾擺動時會形成向后的推力,利用作用力與反作用力原理,水也產(chǎn)生對魚向前游動的力。如圖1所示,向左擺動魚尾,魚向左轉,向右擺動魚尾,魚向右轉,向左、向右快速擺動魚尾,魚就會向前游動,因此魚尾的擺動是魚游動的關鍵。魚的身體是流線型,在水中所受的阻力小,所以魚游動的速度很快。
機器魚依靠尾部的擺動獲得前進的動力,通過連桿機構將馬達旋轉運動轉換為尾部的擺動,如圖2所示。馬達帶動曲柄旋轉,通過連桿帶動搖桿擺動,搖桿的擺動轉化為尾部的擺動,尾部的擺動可以使魚獲得前進的動力。
機器魚結構如圖3所示,為把四連桿機構固定在魚體內,我在魚體內安裝了支架,將馬達固定在支架上,曲柄設計成圓盤狀用于支撐連桿與搖桿,通過馬達的旋轉使魚尾左右擺動,這樣機器魚就可以在水里游動了。
圖1 魚尾擺動受力簡圖
圖2 四連桿機構簡圖
圖3 機器魚結構簡圖