多仿生機(jī)器魚協(xié)作控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、從上世紀(jì)七十年代開始，因為微電子和計算機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，對于機(jī)器人的研究也進(jìn)入了一個全新的階段。其中，多機(jī)器人協(xié)作問題已成為智能機(jī)器人研究范疇內(nèi)的重點研究對象。然而二十一世紀(jì)的人類正面臨著人口、環(huán)境和資源三大問題，因此，對于海洋資源的探索與開發(fā)當(dāng)為首選，機(jī)器人技術(shù)也必將向著多水下機(jī)器人協(xié)作的智能方向發(fā)展。
　　仿生機(jī)器魚是按照魚類游動的推進(jìn)機(jī)理，結(jié)合微電子器件和新型材料技術(shù)以及水動力學(xué)知識成功實現(xiàn)機(jī)器人在水

2、中推進(jìn)游動的一種機(jī)械裝置。仿生機(jī)器魚的研究在理論方面具有很高的研究意義，同時在海洋能源勘探、尋找新物種、軍事偵察等方面具有廣闊的應(yīng)用前景?？墒菃蝹€機(jī)器魚的活動領(lǐng)域和能力是非常有限的，而仿生機(jī)器魚以后會在復(fù)雜的水下環(huán)境中進(jìn)行能源勘探、海下管道探傷和軍事偵察等重要任務(wù)，因此針對機(jī)器魚群體開發(fā)高效、高靈活性、高魯棒性的協(xié)作控制方法是一個重要的研究方向。本課題中的多仿生機(jī)器魚協(xié)作系統(tǒng)即是結(jié)合機(jī)器魚水球比賽的任務(wù)要求進(jìn)行研究與開發(fā)的。
　　

3、本文以多機(jī)器人系統(tǒng)為背景，以一類微小型仿生機(jī)器魚為對象，主要闡述了仿生機(jī)器魚的結(jié)構(gòu)、運動原理以及多仿生機(jī)器魚協(xié)作控制平臺的軟硬件結(jié)構(gòu)。平臺選擇面向任務(wù)的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)涉及圖像實時識別與處理、實驗數(shù)據(jù)實時記錄與回放、實驗環(huán)境數(shù)據(jù)設(shè)置等多種功能，以及友好的圖形用戶界面和較強的普適性。此外，結(jié)合動態(tài)水環(huán)境的特點和仿生機(jī)器魚水的游動機(jī)理，以及機(jī)器人所要解決的問題和面臨的任務(wù)，通過對幾種典型的隊形控制方法進(jìn)行比較，最后結(jié)合基于行為的控制方法，提出了一