张大中｜水下鞭毛螺旋桨优化设计方法

受美国海军研究署资助，阿联酋哈里发科技大学和意大利生物机器人研究所的研究人员对水下鞭毛螺旋桨进行了性能优化，提高了微型水下仿生机器人的机动能力。

为适应外部刺激，软体机器人多采用可变形的弹性材料，并通过自适应变形与周围环境交互。设计软体机器人的最大挑战之一在于理论建模。为此，研究人员提出了一种新型软体水下鞭毛螺旋桨推进模块，并对鞭毛螺旋桨进行了理论建模；然后，基于几何可变应变法与其他理论工具箱，对理论模型设计进行了优化，并对复合材料的相关特性进行了预测和测试；最后，制造了一个原型样机，用以验证优化后水下鞭毛螺旋桨的性能。

实验表明，优化前软体机器人的平均游泳速度为0.160 m/s，经过设计优化后的平均速度达0.311 m/s，提高了近一倍。这种建模和优化方法可提高水下鞭毛螺旋桨的推进效率，用于水下仿生机器人的设计优化。