CN113790871A - 一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***及方法，包含上位机、信号采集与输出模块和数据测量模块：数据测量模块包含位置调节机构、激光位移传感器、水缸、激光速度传感器、相机、支架和驱动夹持机构；压电致动仿生尾鳍布置在设置于支架上的水缸内，压电致动仿生尾鳍可由驱动夹持机构驱动在水平面内偏摆，位置调节机构布置在支架上；信号采集与输出模块与上位机通讯连接。测控方法：包含包含位移、速度和推进力参数测量和游动姿态模拟与捕捉。本发明提高了测试的可重复性和结果的精确性，极大地方便了水下仿生尾鳍测控实验。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量***及方法，具体涉及一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***及方法。
背景技术
随着陆地资源的日益匮乏，海洋资源的探索与开发成为世界各国的重要课题。微小型水下运动装置已经应用于海洋等水生资源的开发和利用，以及海底形貌探索的。鱼类等水生动物经过五亿多年进化，其外形结构和运动方式都非常适合水下生存，具有高速、高效、低噪等特点，研究者们根据鱼类的推进模式研发了多款压电致动的仿生机器鱼。其中仿生尾鳍是仿生尾鳍的核心驱动部件，其性能的好坏对仿生机器鱼的整体性能的高低有着极大的影响。现虽然有针对仿生尾鳍性能测试的实验装置，但其主要都是针对单一实验要求进行搭建，若要得到不同实验参数，就需从新搭建，从而增加了时间成本和其他人为因素，降低了实验可重复性，势必会对实验结果的准确性造成影响。因此，设计一种灵活方便，可应用于水下压电致动仿生尾鳍的多功能测控***就显得尤为重要。
发明内容
本发明是为克服现有技术不足，提供一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***及方法。该测控***提高了测试的可重复性和结果的精确性。本发明测控方法实现仿生尾鳍位移、速度等参数的测量和对鱼游动姿态的模拟，极大地方便了水下仿生尾鳍测控实验，保证了实验结果的可靠性。
一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，包含上位机、信号采集与输出模块和数据测量模块：数据测量模块包含位置调节机构、激光位移传感器、水缸、激光速度传感器、相机、支架和驱动夹持机构；压电致动仿生尾鳍布置在设置于支架上的水缸内，压电致动仿生尾鳍可由驱动夹持机构驱动在水平面内偏摆，位置调节机构布置在支架上；
位置调节机构包含位移传感位置机构、速度传感位置机构、相机位置机构和仿生尾鳍位置机构；位移传感器由位移传感位置机构驱动实现在水平方向及垂直放向的移动，激光速度传感器由速度传感位置机构驱动实现在水平方向及垂直方向的移动，相机由相机位置机构驱动实现在水平方向的移动，驱动夹持机构由仿生尾鳍位置机构驱动实现在水平方向的移动；信号采集与输出模块与上位机通讯连接，激光位移传感器和激光速度传感器分别用于对压电致动仿生尾鳍的位移和速度数据进行采集，并将采集数据传输到信号采集与输出模块，相机对压电致动仿生尾鳍的游动形态捕捉与拍摄，并将图像数据传输到上位机。
一种水下压电致动尾鳍性能测控方法，包含位移、速度和推进力参数测量：
1.1)、长梁标定：首先在长梁上选择靠近末端的固定位置并标记，然后在该位置通过将砝码在其上施加重力，同步记录长梁在不同重力下此位置的变形位移，并将这些值存入相应的文件中，最后拟合计算出力-变形位移的关系式，建立此位置梁所受力与变形位移之间的关系；
1.2)、***初始化：检查上位机、信号采集与输出模块和数据测量模块，并将压电致动仿生尾鳍安装在长梁的末端，确保无异常情况发生；
1.3)、通过上位机控制位移传感位置机构和速度传感位置机构相互配合，将位于水缸侧面，且相对的激光位移传感器和激光速度传感器分别调节到测试位置，并使正对水缸的激光位移传感器可测量步骤1.1)所标记的位置的变形位移；
1.4)、测试过程中上位机将控制电压信号传输到多槽嵌入式机箱，然后经信号输出板卡将数字信号转换为模拟电压信号传输到功率放大器中，将驱动信号放大固定倍数，施加到压电致动仿生尾鳍上，驱动压电致动仿生尾鳍产生动态变形，同时，激光位移传感器和激光数度传感器检测压电致动仿生尾鳍的振动位移和速度，并将信号经激光传感器控制器和信号采集板卡调理后，传输到上位机，并进行信号处理。
游动姿态模拟与捕捉：
2.1)、上位机控制仿生尾鳍位置机构将压电致动仿生尾鳍移动到离控制台最远处，并控制相机位置机构将位于水缸上面的相机移动到压电致动仿生尾鳍的正上方；
2.2)、采用上位机分别驱动夹持机构和位于水缸上方搭载电机的仿生尾鳍位置机构模拟动物摆动和游动线路，实现在水中游动姿态的模拟；
2.3)、在步骤2.1)进行的同时，控制相机位置机构使相机始终保持在压电致动仿生尾鳍上方进行拍摄，并将拍摄得到的画面实时传输到上位机。
本发明相比现有技术的有益效果是：
本发明搭建了一套可用于水下仿生尾鳍位移、速度和推进力等参数测量，并能实现动物如鱼在水下游动时姿态模拟与捕捉，解决了现有针对仿生尾鳍性能测试的实验装置主要针对单一实验要求进行搭建，若要得到不同实验参数，就需从新搭建的问题，本发明***和方法有效降低了实验时间、搭建成本和其他人为因素对实验结果的影响，增加了实验的可重复性和实验结果的精确性。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图；
图2为信号采集与输出模块的布置示意图；
图3为数据测量模块的俯视图；
图4为数据测量模块的主视图；
图5为数据测量模块的侧视图；
图6为图3中I处局部放大图
图7为图6的A-A向视图；
图8为图4的II处局部放大图；
图9为机梁连接构件示意图。
具体实施方式
如图1-图2所示，本实施方式的一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，包含上位机1、信号采集与输出模块2和数据测量模块3：
数据测量模块3包含位置调节机构31、激光位移传感器32、水缸34、激光速度传感器35、相机36、支架37和驱动夹持机构38；压电致动仿生尾鳍4布置在设置于支架37上的水缸34内，压电致动仿生尾鳍4可由驱动夹持机构38驱动在水平面内偏摆，位置调节机构31布置在支架37上；
位置调节机构31包含位移传感位置机构311、速度传感位置机构312、相机位置机构313和仿生尾鳍位置机构314；位移传感器32由位移传感位置机构311驱动实现在水平方向及垂直放向的移动，激光速度传感器35由速度传感位置机构312驱动实现在水平方向及垂直方向的移动，相机36由相机位置机构313驱动实现在水平方向的移动，驱动夹持机构38由仿生尾鳍位置机构314驱动实现在水平方向的移动；
信号采集与输出模块2与上位机11通讯连接，激光位移传感器32和激光速度传感器35分别用于对压电致动仿生尾鳍4的位移和速度数据进行采集，并将采集数据传输到信号采集与输出模块2，相机36对压电致动仿生尾鳍4的游动形态捕捉与拍摄，并将图像数据传输到上位机1。信号采集与输出模块2与上位机11均布置在试验台5上。
基于上述方案的测控***可实现压电致动仿生尾鳍4的位移、速度、推进力等参数的测量和对游动姿态的仿生模拟，并将测量数据和图像分别传输到信号采集与输出模块2和上位机1中。所述压电致动仿生尾鳍4是尾部悬臂梁部分两侧贴有压电材料总称，水缸34通常为透明水缸。位移传感位置机构311、速度传感位置机构312、相机位置机构313和仿生尾鳍位置机构314相配合，用于对激光位移传感器32、激光速度传感器35和相机36的位置调节，以便测量压电致动仿生尾鳍4不同位置的位移和速度，提高实验可靠性和重复性。
进一步，如图2和图3所示，所述信号采集与输出模块2包含多槽嵌入式机箱26、信号采集板卡24、信号输出板卡25、激光传感器控制器23、直流稳压电源21和功率放大器22；
信号采集板卡24和信号输出板卡25均安装在多槽嵌入式机箱26中，信号采集板卡24与上位机1相连，信号输出板卡25与功率放大器22相连，功率放大器22与压电致动仿生尾鳍4相连，并可驱动压电致动仿生尾鳍4产生动态变形，激光位移传感器32和激光速度传感器35分别与激光传感器控制器23通讯连接，激光传感器控制器23与上位机1通讯连接，直流稳压电源21给激光位移传感器控制器23、激光位移传感器32和激光速度传感器35供电。本实施方式中，信号输出板卡25用于将上位机1发出的控制信号转换为模拟电压信号传输给功率放大器22，信号采集板卡24用于将各传感器采集到的信号转换为数字信号并传输到上位机1，激光位移传感器控制器23、信号采集板卡24和信号输出板卡25均装在多槽嵌入式机箱26中，并通过USB总线与上位机1连接；功率放大器22用于将信号输出板卡25传输来的信号放大固定倍数并施加到压电致动仿生尾鳍4上，驱动水下仿生尾鳍4产生动态变形，激光传感器控制器23用于对激光位移传感器32与激光速度传感器35进行参数设置。
为了实现压电致动仿生尾鳍4的性能测量，在支架37上设置了多种位置调节机构31，以实现不同功能，分为位移传感位置机构311、速度传感位置机构312、相机位置机构313和仿生尾鳍位置机构314；上述各位置机构采取的主要技术手段相同，工作原理相同。为便于说明歌位置机构，定义三坐标系XYZ。
如图3、图6和图7所示，相机位置机构313包含伺服电机3110、滑杆、滑块3113、移动平台3114和丝杠副；滑杆分为第一滑杆3115和第二滑杆3116，丝杠副设置在支架37上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠3118可转动地设置在支架37上，第一丝杠3117和第二丝杠3118分别与对应的伺服电机3110的输出端相连，水平平行设置的第一滑杆3115和第一丝杠3117位于水平平行设置的第二丝杠3118和第二滑杆3116之间，第一滑杆3115和第一丝杠3117两端分别与滑块3113和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠3117可转动地设置在滑块3113和第二螺母上，第一丝杠3117与第二丝杠3118垂直，滑块3113可滑动设置在第二滑杆3116上，移动平台3114与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆3115上，相机36设置在移动平台3114上。通常相机36为高速相机。
本实施方式中，在第一丝杠副和第二丝杆副的作用下，搭载相机36的移动平台3114可实现在Y轴方向和X轴方向的移动，使移动平台3114始终在水缸34的上方，测试压电致电仿生尾鳍4在水中游动模拟，完成对压电致动仿生尾鳍4的拍摄。
如图1和图3-图7所示，支架37上布置有两套位移传感位置机构311，每套位移传感位置机构311包含伺服电机3110、滑杆、滑块3113、移动平台3114和丝杠副；滑杆分为第一滑杆3115和第二滑杆3116，丝杠副设置在支架37上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠3118可转动地设置在支架37上，第一丝杠3117和第二丝杠3118分别与对应的伺服电机3110的输出端相连，；竖向平行设置的第一滑杆3115和第一丝杠3117位于上下水平平行设置的第二丝杠3118和第二滑杆3116之间，第一滑杆3115和第一丝杠3117两端分别与滑块3113和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠3117的两端可转动地设置在滑块3113和第二螺母上，滑块3113可滑动设置在第二滑杆3116上，移动平台3114与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆3115上，激光位移传感器32设置在移动平台3114上，两套位移传感位置机构311的两个第二丝杠3118垂直布置。
本实施方式中，设计两套位移传感位置机构311及两个激光位移传感器32，以便于更好测量压电致动仿生尾鳍4动态变形时的变形位移，实现测量如鱼尾的推进力。在第一丝杠副和第二丝杆副的作用下，搭载激光位移传感器32的移动平台3114可实现一个激光位移传感器32在Z轴方向和X轴方向，另一个激光位移传感器32在Z轴方向和Y轴方向的移动，使移动平台3114上激光位移传感器32正对水缸34实现可测量标记的位置的变形位移。
如图1和图3-图7所示，所述速度位置传感机构312包含伺服电机3110、滑杆、滑块3113、移动平台3114和丝杠副；滑杆分为第一滑杆3115和第二滑杆3116，丝杠副设置在支架37上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠3118可转动地设置在支架37上，第一丝杠3117和第二丝杠3118分别与对应的伺服电机3110的输出端相连；竖向平行设置的第一滑杆3115和第一丝杠3117位于水平平行设置的第二丝杠3118和第二滑杆3116之间，第一滑杆3115和第一丝杠3117两端分别与滑块3113和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠3117可转动地设置在滑块3113和第二螺母上，滑块3113可滑动设置在第二滑杆3116上，移动平台3114与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆3115上，激光速度传感器35设置在移动平台3114上。
本实施方式中，在第一丝杠副和第二丝杆副的作用下，搭载激光速度传感器35的移动平台3114可实现在Z轴方向和X轴方向的移动，使移动平台3114上激光速度传感器35实现压电致动仿生尾鳍4的速度测量。
基于上述实施方案，为了进一步实现动物如鱼的游动姿态模拟，如图1和图3-图7所示，设计了仿生尾鳍位置机构314，所述仿生尾鳍位置机构314包含伺服电机3110、滑杆、滑块3113、移动平台3114和丝杠副；滑杆分为第一滑杆3115和第二滑杆3116，丝杠副设置在支架37上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠3118可转动地设置在支架37上，第一丝杠3117和第二丝杠3118分别与对应的伺服电机3110的输出端相连；水平平行设置的第一滑杆3115和第一丝杠3117位于水平平行设置的第二丝杠3118和第二滑杆3116之间，第一滑杆3115和第一丝杠3117两端分别与滑块3113和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠3117可转动地设置在滑块3113和第二螺母上，第一丝杠3115与第二丝杠3118垂直，滑块3113可滑动设置在第二滑杆3116上，移动平台3114与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆3115上，驱动夹持机构38设置在移动平台3114上。
本实施方式中，在第一丝杆副和第二丝杆副的作用下，搭载的驱动夹持机构38的移动平台3114可实现在Y轴方向和X轴方向的移动，使移动平台31145上的驱动夹持机构38实现压电致动仿生尾鳍4游动，后者配合驱动夹持机构38作用下的压电致动仿生尾鳍4的偏转运动，实现动物如鱼的运动姿态模拟。
进一步，如图8所示，所述驱动夹持机构38包含电机380、短梁381、长梁382、仿生尾鳍固定件384和梁连接件385；电机380安装在移动平台3114上，电机380的输出轴与水平布置的短梁381的一端相连，短梁381的另一端通过梁连接件385与竖向布置的长梁382的一端相连，压电致动仿生尾鳍4通过仿生尾鳍固定件384固定在长梁382的另一端。
本实施方式中，电机380固定在移动平台3114上，并由上位机1控制，用于带动压电致动仿生尾鳍4饶Z轴转动，与相机位置机构313和仿生尾鳍位置机构314相互配合，可实现动物如鱼在水下游动姿态模拟。
本实施方式中，为便于电机380输出可靠，在移动平台3114上设置了机梁连接构件386，如图9所示，包含联轴器3861、连接件一3862和连接件二3863；电机380的输出端通过联轴器3861与连接件一3862相连，连接件一3862通过连接件二3863与短梁381相连，如此设置，实现电机380输出的平稳传递，实现了完成不同大小或需获得不同参数的仿生尾鳍测试实验，可根据实验需求调整夹持方式。
另一个实施方式还提供了水下压电致动尾鳍性能测控方法，该方法包含：位移、速度和推进力参数测量：具体过程为：并结合图1-图8说明：
1.1)长梁382标定：首先在长梁382上选择靠近末端的固定位置并标记，然后在该位置通过将砝码在其上施加重力，同步记录长梁382在不同重力下此位置的变形位移，并将这些值存入相应的文件中，最后通过用最小二乘法拟合计算出力-变形位移的关系式，建立此位置梁所受力与变形位移之间的关系；
1.2)***初始化：检查上位机1、信号采集与输出模块2和数据测量模块3，并将压电致动仿生尾鳍4安装在长梁382的末端，确保无异常情况发生；
1.3)通过上位机1控制位移传感位置机构311和速度传感位置机构312相互配合，将位于水缸34侧面，且相对的激光位移传感器32和激光速度传感器35分别调节到测试位置，并使正对水缸34的激光位移传感器32可测量步骤1.1)所标记的位置的变形位移；
1.4)测试过程中上位机1通过USB总线将控制电压信号传输到多槽嵌入式机箱26，然后经信号输出板卡25将数字信号转换为模拟电压信号传输到功率放大器22中，将驱动信号放大固定倍数，施加到压电致动仿生尾鳍4上，驱动压电致动仿生尾鳍4产生动态变形，同时，激光位移传感器32和激光数度传感器35检测压电致动仿生尾鳍4的振动位移和速度，并将信号经激光传感器控制器23和信号采集板卡24调理后，再通过USB总线传输到上位机1，并进行信号处理。
利用压电致动仿生尾鳍4实现鱼游动姿态模拟与捕捉：
2.1)上位机1控制仿生尾鳍位置机构314将压电致动仿生尾鳍4移动到离控制台最远处，并控制相机位置机构313将位于水缸34上面的相机36移动到压电致动仿生尾鳍4的正上方；
2.2)采用上位机1分别驱动夹持机构38和位于水缸34上方搭载电机380的仿生尾鳍位置机构314模拟动物摆动和游动线路，实现在水中游动姿态的模拟；
2.3)在步骤2.1)进行的同时，控制相机位置机构313使相机36始终保持在压电致动仿生尾鳍4上方进行拍摄，并将拍摄得到的画面实时传输到上位机1。
上述测控方法可实现压电致动仿生尾鳍4的位移、速度、推进力等参数测量和鱼在水下游动时姿态模拟与捕捉，极大方便了水下仿生尾鳍测控实验的进行，在降低实验时间成本的同时，保证了实验结果的可靠性。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (9)
1.一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：包含上位机(1)、信号采集与输出模块(2)和数据测量模块(3)：
数据测量模块(3)包含位置调节机构(31)、激光位移传感器(32)、水缸(34)、激光速度传感器(35)、相机(36)、支架(37)和驱动夹持机构(38)；压电致动仿生尾鳍(4)布置在设置于支架(37)上的水缸(34)内，压电致动仿生尾鳍(4)可由驱动夹持机构(38)驱动在水平面内偏摆，位置调节机构(31)布置在支架(37)上；
位置调节机构(31)包含位移传感位置机构(311)、速度传感位置机构(312)、相机位置机构(313)和仿生尾鳍位置机构(314)；位移传感器(32)由位移传感位置机构(311)驱动实现在水平方向及垂直放向的移动，激光速度传感器(35)由速度传感位置机构(312)驱动实现在水平方向及垂直方向的移动，相机(36)由相机位置机构(313)驱动实现在水平方向的移动，驱动夹持机构(38)由仿生尾鳍位置机构(314)驱动实现在水平方向的移动；
信号采集与输出模块(2)与上位机(11)通讯连接，激光位移传感器(32)和激光速度传感器(35)分别用于对压电致动仿生尾鳍(4)的位移和速度数据进行采集，并将采集数据传输到信号采集与输出模块(2)，相机(36)对压电致动仿生尾鳍(4)的游动形态捕捉与拍摄，并将图像数据传输到上位机(1)。
2.根据权利要求1所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：所述信号采集与输出模块(2)包含多槽嵌入式机箱(26)、信号采集板卡(24)、信号输出板卡(25)、激光传感器控制器(23)、直流稳压电源(21)和功率放大器(22)；
信号采集板卡(24)和信号输出板卡(25)均安装在多槽嵌入式机箱(26)中，信号采集板卡(24)与上位机(1)相连，信号输出板卡(25)与功率放大器(22)相连，功率放大器(22)与压电致动仿生尾鳍(4)相连，并可驱动压电致动仿生尾鳍(4)产生动态变形，激光位移传感器(32)和激光速度传感器(35)分别与激光传感器控制器(23)通讯连接，激光传感器控制器(23)与上位机(1)通讯连接，直流稳压电源(21)给激光位移传感器控制器(23)、激光位移传感器(32)和激光速度传感器(35)供电。
3.根据权利要求1所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：所述相机位置机构(313)包含伺服电机(3110)、滑杆、滑块(3113)、移动平台(3114)和丝杠副；
滑杆分为第一滑杆(3115)和第二滑杆(3116)，丝杠副设置在支架(37)上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠(3118)可转动地设置在支架(37)上，第一丝杠(3117)和第二丝杠(3118)分别与对应的伺服电机(3110)的输出端相连，水平平行设置的第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)位于水平平行设置的第二丝杠(3118)和第二滑杆(3116)之间，第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)两端分别与滑块(3113)和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠(3117)可转动地设置在滑块(3113)和第二螺母上，第一丝杠(3117)与第二丝杠(3118)垂直，滑块(3113)可滑动设置在第二滑杆(3116)上，移动平台(3114)与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆(3115)上，相机(36)设置在移动平台(3114)上。
4.根据权利要求1所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：支架(37)上布置有两套位移传感位置机构(311)，每套位移传感位置机构(311)包含伺服电机(3110)、滑杆、滑块(3113)、移动平台(3114)和丝杠副；滑杆分为第一滑杆(3115)和第二滑杆(3116)，丝杠副设置在支架(37)上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠(3118)可转动地设置在支架(37)上，第一丝杠(3117)和第二丝杠(3118)分别与对应的伺服电机(3110)的输出端相连，；竖向平行设置的第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)位于上下水平平行设置的第二丝杠(3118)和第二滑杆(3116)之间，第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)两端分别与滑块(3113)和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠(3117)的两端可转动地设置在滑块(3113)和第二螺母上，滑块(3113)可滑动设置在第二滑杆(3116)上，移动平台(3114)与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆(3115)上，激光位移传感器(32)设置在移动平台(3114)上，两套位移传感位置机构(311)的两个第二丝杠(3118)垂直布置。
5.根据权利要求1所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：所述速度位置传感机构(312)包含伺服电机(3110)、滑杆、滑块(3113)、移动平台(3114)和丝杠副；
滑杆分为第一滑杆(3115)和第二滑杆(3116)，丝杠副设置在支架(37)上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠(3118)可转动地设置在支架(37)上，第一丝杠(3117)和第二丝杠(3118)分别与对应的伺服电机(3110)的输出端相连；竖向平行设置的第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)位于水平平行设置的第二丝杠(3118)和第二滑杆(3116)之间，第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)两端分别与滑块(3113)和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠(3117)可转动地设置在滑块(3113)和第二螺母上，滑块(3113)可滑动设置在第二滑杆(3116)上，移动平台(3114)与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆(3115)上，激光速度传感器(35)设置在移动平台(3114)上。
6.根据权利要求1所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：所述仿生尾鳍位置机构(314)包含伺服电机(3110)、滑杆、滑块(3113)、移动平台(3114)和丝杠副；
滑杆分为第一滑杆(3115)和第二滑杆(3116)，丝杠副设置在支架(37)上，丝杠副分为第一丝杠副和第二丝杠副，第二丝杠(3118)可转动地设置在支架(37)上，第一丝杠(3117)和第二丝杠(3118)分别与对应的伺服电机(3110)的输出端相连；水平平行设置的第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)位于水平平行设置的第二丝杠(3118)和第二滑杆(3116)之间，第一滑杆(3115)和第一丝杠(3117)两端分别与滑块(3113)和第二丝杠副的第二螺母相连，第一丝杠(3117)可转动地设置在滑块(3113)和第二螺母上，第一丝杠(3115)与第二丝杠(3118)垂直，滑块(3113)可滑动设置在第二滑杆(3116)上，移动平台(3114)与第一丝杠副的第一螺母相连，并可滑动地设置在第一滑杆(3115)上，驱动夹持机构(38)设置在移动平台(3114)上。
7.根据权利要求6所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控***，其特征在于：所述驱动夹持机构(38)包含电机(380)、短梁(381)、长梁(382)、仿生尾鳍固定件(384)和梁连接件(385)；电机(380)安装在移动平台(3114)上，电机(380)的输出轴与水平布置的短梁(381)的一端相连，短梁(381)的另一端通过梁连接件(385)与竖向布置的长梁(382)的一端相连，压电致动仿生尾鳍(4)通过仿生尾鳍固定件(384)固定在长梁(382)的另一端。
8.一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控方法，其特征在于：包含位移、速度和推进力参数测量：
1.1)、长梁(382)标定：首先在长梁(382)上选择靠近末端的固定位置并标记，然后在该位置通过将砝码在其上施加重力，同步记录长梁(382)在不同重力下此位置的变形位移，并将这些值存入相应的文件中，最后拟合计算出力-变形位移的关系式，建立此位置梁所受力与变形位移之间的关系；
1.2)、***初始化：检查上位机(1)、信号采集与输出模块(2)和数据测量模块(3)，并将压电致动仿生尾鳍(4)安装在长梁(382)的末端，确保无异常情况发生；
1.3)、通过上位机(1)控制位移传感位置机构(311)和速度传感位置机构(312)相互配合，将位于水缸(34)侧面，且相对的激光位移传感器(32)和激光速度传感器(35)分别调节到测试位置，并使正对水缸(34)的激光位移传感器(32)可测量步骤1.1)所标记的位置的变形位移；
1.4)、测试过程中上位机(1)将控制电压信号传输到多槽嵌入式机箱(26)，然后经信号输出板卡(25)将数字信号转换为模拟电压信号传输到功率放大器(22)中，将驱动信号放大固定倍数，施加到压电致动仿生尾鳍(4)上，驱动压电致动仿生尾鳍(4)产生动态变形，同时，激光位移传感器(32)和激光数度传感器(35)检测压电致动仿生尾鳍(4)的振动位移和速度，并将信号经激光传感器控制器(23)和信号采集板卡(24)调理后，传输到上位机(1)，并进行信号处理。
9.根据权利要求8所述一种水下压电致动仿生尾鳍性能测控方法，其特征在于：还包含游动姿态模拟与捕捉：
2.1)、上位机1控制仿生尾鳍位置机构(314)将压电致动仿生尾鳍(4)移动到离控制台最远处，并控制相机位置机构(313)将位于水缸(34)上面的相机(36)移动到压电致动仿生尾鳍(4)的正上方；
2.2)、采用上位机1分别驱动夹持机构(38)和位于水缸(34)上方搭载电机(380)的仿生尾鳍位置机构(314)模拟动物摆动和游动线路，实现在水中游动姿态的模拟；
2.3)、在步骤2.1)进行的同时，控制相机位置机构(313)使相机(36)始终保持在压电致动仿生尾鳍(4)上方进行拍摄，并将拍摄得到的画面实时传输到上位机(1)。
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