目前,仿生机器鱼已成为仿生科研领域的一个研究热点,其中仿鲹科加新月形尾鳍推进模式的机器鱼由于具备能源利用率高,推进速度快,适于长时间、大范围的水下作业等特点,成为研究的重点。仿鱼水下推进技术对海洋考察、救生以及军事领域具有很高的应用价值。本课题依托国家自然科学基金项目“仿鱼鳍水下推进器的理论与实验研究”,开展了对两关节机器鱼本体和动力学的研究。以鲹科加新月形尾鳍推进模式鱼类为研究对象,分析了鱼体和尾鳍运动特征,归纳出了机器鱼可以采用的三种转弯方式和五种升潜方式,建立了鲹科加新月形尾鳍推动模式鱼类一维稳态游动的运动学模型,并对鱼类游动过程中的阻力和减阻机制进行了分析。选取两关节机器鱼为研究对象,建立了鱼体水动力和尾鳍水动力的计算模型。应用Lagrange方程,建立了两关节机器鱼无升潜游动动力学数学模型和推进效率的数学模型。采用仿真软件ADAMS,建立了两关节机器鱼的虚拟样机,进行了动力学仿真,研究了鱼体摆动特性和机器鱼质量分布以及尾部摆动频率之间的关系,分析了鱼体摆动对尾鳍运动参数的影响,提出了三种抑制鱼体摆动的方法。以鲹科加新月形尾鳍推进模式的鱼类仿生学研究成果和两关节机器鱼动力学仿真结果为基础,采用模块化设计思想,设计了具有尾部模块和升潜模块的仿生机器鱼“HRF-Ⅱ”。对“HRF-Ⅱ”直线推进、转弯、升潜和逆向游动的三维动作进行了水下试验。通过实验论证了尾鳍摆动频率对机器鱼推进速度的影响,进行了机器鱼的惯性前进转弯、静止转弯实验,进行了机器鱼无推进速度和有推进速度两种情况下的上升、下潜实验,并进行了机器鱼逆向游动实验。