多仿生機(jī)器魚控制與協(xié)調(diào)研究.pdf

1、多仿生機(jī)器魚的控制與協(xié)調(diào)研究是針對(duì)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)水平下環(huán)境中多仿生機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)調(diào)作業(yè)而開展的相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究,在海洋探測(cè)和軍事應(yīng)用等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值.該文從機(jī)器魚的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型入手,解決運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題;以實(shí)時(shí)視覺信息處理技術(shù)為前提,為多魚協(xié)調(diào)定位提供位姿信息;基于行為選擇機(jī)制的協(xié)作策略,為機(jī)器魚的任務(wù)級(jí)協(xié)作打下基礎(chǔ);最后,將所有算法集成到多仿生機(jī)器魚協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)MRFS上.該文首先對(duì)仿生機(jī)器魚和多仿生機(jī)器魚協(xié)調(diào)的概念、優(yōu)越性和應(yīng)用

2、背景進(jìn)行了介紹,對(duì)國(guó)內(nèi)外在魚類推進(jìn)機(jī)理和仿生機(jī)器魚控制方面的研究概況及主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了綜述,并對(duì)該文的選題背景和主要內(nèi)容做了介紹.其次,根據(jù)魚類游動(dòng)的特點(diǎn),提取機(jī)器魚的形體參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù),簡(jiǎn)化并改進(jìn)了鲹科魚類的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并根據(jù)實(shí)際元器件和實(shí)現(xiàn)方法的約束,對(duì)機(jī)器魚進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);同時(shí),通過(guò)機(jī)器魚樣機(jī)的研制來(lái)驗(yàn)證該設(shè)計(jì)方法的有效性.第三,將機(jī)器魚的運(yùn)動(dòng)控制分為速度控制和方向控制,提出了分段控制的速度策略以及采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID控制相

3、結(jié)合的穩(wěn)態(tài)游速控制方法,采用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚的方向控制,結(jié)合速度控制和方向控制實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚的點(diǎn)到點(diǎn)控制.同時(shí),采用改進(jìn)的距離轉(zhuǎn)換方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的路徑規(guī)劃.第四,提出了一種基于色度直方圖和飽和度直方圖的自適應(yīng)閾值分割算法.同時(shí),結(jié)合計(jì)算機(jī)并行處理技術(shù),利用匯編級(jí)的MMX指令和SSE指令對(duì)整個(gè)視覺跟蹤算法進(jìn)行了并行性優(yōu)化.第五,引入了六種基本行為,設(shè)計(jì)了合理的行為選擇條件,采用角色分配——行為決策——角色轉(zhuǎn)換策略來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚間的協(xié)調(diào)