仿生机器鱼设计、控制与自主避障研究

《仿生机器鱼设计、控制与自主避障研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要仿生机器鱼是当前仿生机器人领域的研究热点。鱼类特殊的游动方式，为研究高性能的水下推进器提供了新思路。仿生机器鱼的研制是一个多学科交叉问题。在国家高技术研究发展计划(863计划)机器人技术主题项目“多微小型仿生机器鱼群体协作与控制的研究”的支持下，本文从多关节仿生机器鱼的设计、上浮下潜实现技术、运动控制技术，以及装备传感器的机器鱼系统设计等多方面开展研究工作。在借鉴国内外研究工作的基础上，根据鱼类游动的特点，提取鱼类的形体参数和运动参数，简化并改进了鲣科鱼类的运动学模型。同时，根据实际元器件和实现方法的约束，对机器鱼进行系统设计，

2、开发了多关节仿生机器鱼设计平台，并且通过机器鱼样机的研制验证了该设计软件的有效性。为了实现仿生机器鱼的上浮下潜运动，针对已有的机器鱼样机，在综合比较多种方案基础上，采用附加胸鳍方式实现对机器鱼的上浮下潜运动控制。根据流体力学分析设计了仿生胸鳍，确定了几何参数。同时，对机器鱼水下运动过程中出现的问题进行了探讨，实验结果证明了机器鱼样机设计方案的有效性。在仿生机器鱼机动性研究方面，结合机器鱼的身体特点和控制方式，本文从速度控制、方向控制和瞬时游动控制等方面给出了几种运动控制方法，并在机器鱼样机上进行了实验验证。为了使机器鱼具备一定的自主能力

3、，本文对基于多传感器的智能机器鱼系统设计开展了研究，为智能机器鱼设计了传感器网络，提出了智能机器鱼的系统结构，并在基于红外传感器的机器鱼系统上进行了实验。关键词：仿生机器鱼，上浮下潜运动，运动控制，智能机器鱼AbstractAsamultidisciplinaryproblem，researchonbiomimeticrobotfishhasbecomeahotspotofrobotics．nespecialswimmingmodeloffishinspiresnewideasforthedevelopmentofunderwaterv

4、ehiclewithhighperformance．FundedbytheNationalHighTechnologyProgram，thisdissertationfocasesonthedevelopmentofabiomimeticrobotfish，submerging&ascendingtechnique，motioncontroltechniqueandarchitectureofallautonomousrobotfishwithsomesensors．Basedonachievementsinrelatedfields，

5、asystematicdesignofthebiomimeticrobotfishisoutlined．Accordingtocharacteristicsoffish’sswimming，bothbodyandmovementparametersareextracted，andthenakinematicpropulsivemodelforcarangiformpropulsionissimplifiedandimproved．Consideredthelimitationsoftheelectricalandmechanicalap

6、paratus，systematicdesignisimplemented．Asoftwareplatformthatisconvenienttothedevelopmentofbiomimeticfishwimmulti—linkissetup．andthedevelopmentofaprototypevalidateitseffectiveness．Aftercompared丽t11threeschemesoftherealizationofsubmerging&ascendinglocomotionofthebiomimeticr

7、obotfiskpectoralfinsisselectedasanaddedapparatustofulfillthedevelopedprototype’Ssubmerging&ascendinglocomotion．Thepectoralfms’parametersarecalculatedaccordingtohydrodynamicanalysis．Atthesalrletime．someproblemsaccompaniedwimtherobotfishswimunderwaterarediscussedandsolved．

8、Experimentsonthenewtyperobotfishwithapairofpectoralfinsshowitsgoodperformance．Groundedontheflexiblebody