耿令波 ， 衣瑞文 ， 林 扬 ， 胡志强 ， 王 超

（1.中国科学院大学，北京 100049；2.机器人学国家重点实验室，中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳 110016）

0 引 言

传统的水下机器人依靠螺旋桨与舵的配合实现操纵控制，在低速航行状态下舵效较差，无法实现高机动性，提高机动性的一种常见解决方案是设置多部推进器构成矢量布置，但这样会影响机器人的流体动力外型。为了在不影响流体动力性能的前提下，提高低速状态下机器人的机动性，必须采用新的姿态调节方式。

自然界存在许多依靠射流获取动力的生物，如章鱼，这些生物通过将吸入体内的流体快速喷出而获得所需的动量。在船舶上广泛采用的喷水推进器也属于射流驱动，喷水推进器所形成的射流其方向、流量及速度均是恒定的，属于稳态射流；而章鱼等水生生物所形成的射流其速度、流量均是时刻改变的，一般称为非稳态射流。

关于非稳态射流的研究发现射流中涡的出现可以明显提高推进效率[1-3]，Krueger[1]通过实验发现涡的产生使得射流推力提升20%以上，Ruiz等[2]的实验结果显示相较于稳态射流，含有涡的非稳态射流使得推进效率提升40%，且与阻力相关的水动力性能提升70%以上。

合成射流也是一种非稳态射流，通过激励器作动部件的周期往复运动来改变其内部体积，进而实现对周围环境流体的吸入/排出。激励器只有一个口与外部环境联通，其吸入与排出的流体流量完全相同，因而合成射流是一种零质量射流，对外部环境具有零质量效应。……