多仿生機器魚協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、在不久的將來，仿生機器魚會在極為復(fù)雜的水下環(huán)境中進行海洋生物觀察、海底資源勘探、軍事偵察和水下施工等艱巨工作。因此，針對群體機器魚開發(fā)出高效、靈活、且具有很強魯棒性的協(xié)調(diào)控制方法是一個重要的研究方向。由于水下工作環(huán)境的復(fù)雜性，以及機器魚自身的推進方式的特殊性，一般的協(xié)調(diào)控制方法很難直接應(yīng)用在機器魚的身上。因此，多機器魚的協(xié)調(diào)控制是一個具有挑戰(zhàn)性的研究課題。受到生物智能的啟發(fā)，由多機器人協(xié)調(diào)和控制技術(shù)相支撐，以機器魚硬件平臺的成功開發(fā)作為

2、基礎(chǔ)，本文開展了多仿生機器魚協(xié)調(diào)控制方法的研究。
　　 首先介紹了仿生機器魚及其協(xié)調(diào)控制方法的研究背景，綜述了國內(nèi)外相關(guān)的研究成果，并簡要介紹了論文的主要工作。接著，根據(jù)多關(guān)節(jié)仿生機器魚的動力學(xué)模型，利用一種通用的機器魚性能優(yōu)化方法，對所使用的三關(guān)節(jié)機器魚進行了直游性能上的優(yōu)化。另外，還把模糊控制的基本思想應(yīng)用于多機器魚速度的協(xié)調(diào)控制中。然后研究了存在有多個障礙物的環(huán)境下兩條機器魚的協(xié)調(diào)控制問題。采用人工勢場法，將機器魚運行空間

3、虛擬成一個存在力的場，并建立了機器魚之間以及機器魚與目標(biāo)點和障礙物之間的力學(xué)關(guān)系模型。采用該方法，兩條機器魚可以完成從各自起始點出發(fā)，避開障礙物和對方，順利到達目標(biāo)點的任務(wù)。這為機器魚將來在水下復(fù)雜環(huán)境中有效的執(zhí)行任務(wù)提供了方法依據(jù)。
　　 本文還利用強化學(xué)習(xí)算法，設(shè)計了一個兩條機器魚依次過孔的任務(wù)。通過在不同的狀態(tài)下對不同的動作進行嘗試，機器魚根據(jù)所得到的結(jié)果獲取回報，并根據(jù)回報值來指導(dǎo)下一步的動作，最終能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的狀態(tài)下