W pracy opisano aktualny stan wiedzy w zakresie biomimetycznych podwodnych robotów mobilnych. Szczególną uwagę poświęcono konstrukcjom naśladującym kinematykę ryb. Omówiono zagadnienia z zakresu budowy i działania systemu napędowego płetwy ogonowej, płetw bocznych oraz systemu zanurzania. Opisano kolejne etapy rozwoju pojazdu zdalnie sterowanego CyberRyba. Scharakteryzowano budowę autonomicznej konstrukcji ABPP nr 1 Śledzik zbudowanej przez zespół Politechniki Krakowskiej. Opisano podzespoły ABPP nr 1 z omówieniem ich funkcjonalności. Zasadniczą część pracy stanowią badania obu ww. pojazdów. Zrealizowano eksperymenty z zakresu wpływu parametrów konstrukcyjnych systemu napędowego płetwy ogonowej oraz systemu napędowego płetw bocznych na generowaną siłę naporu. Na podstawie badań określono parametry geometryczne elastycznego zakończenia płetw. Dla wybranych wariantów elastycznego zakończenia płetw przeprowadzono badania wybranych parametrów trajektorii ruchu pojazdu. Analiza uzyskanych wyników umożliwiła wyznaczenie optymalnych, w sensie Pareto rozwiązań, biorąc pod uwagę maksymalizację prędkości pojazdu i minimalizację oscylacji korpusu robotów. Na potrzeby wsparcia systemu wysokopoziomowego sterowania ABPP nr 1 opracowano algorytm wyznaczania średniej wartości prędkości liniowej i promienia cyrkulacji dla dowolnie wybranych wariantów sterowania z rozpatrywanego zakresu. Ponadto, dokonano analizy parametrów ruchu CR5 i ABPP nr 1 ze wskazaniem wad, zalet i ograniczeń poszczególnych systemów napędowych biomimetycznych pojazdów podwodnych.
The thesis presents the current knowledge state of biomimetic underwater mobile robots and their classification. Particular attention has been given to BCF constructions which imitate the kinematics of fish.
The dissertation describes:
• issues related to construction and operations of caudal fin driving system, side fins driving system and dipping system,
• further development phases of the remotely controlled vehicle called CyberRyba,
• construction of autonomic vehicle called Śledzik, built in the Cracow University of Technology.
Main part of the dissertation deals with the research of both vehicles, which meant at conducting experiments aimed at assessing the impact of design parameters of caudal fin driving system and side fins driving system on the generated thrust. The research helped in creating the construction of elastic fins. Further research on trajectory of underwater vehicle with biomimetic drive has been conducted only of chosen options. The data gathered during research enabled an indication of the optimal control parameters of construction CyberRyba and autonomic vehicle Śledzik, by taking into account the maximization of the vehicle’s speed and the minimization of the corpus oscillation. Furthermore, for the purpose of supporting high-level BUV control, an algorithm for determining average linear velocity value and circulation radius for any chosen control option has been developed. The analysis of movements CyberRyba and BUV parameters has been conducted with particular indication of pros & cons and limitations in regard to each driving systems of the biomimetic underwater vehicles.
PKT classification
370000 Budowa maszyn. Przemysł maszynowy i metalowy
