機器魚的側(cè)線實驗平臺設(shè)計和運動模態(tài)控制.pdf

1、仿生機器魚是最近比較火的機器人研究分支，較以前傳統(tǒng)的螺旋槳推進的水下機器魚，有更高的游動效率和更多的游動模態(tài)。側(cè)線系統(tǒng)是魚類重要的感知器官，魚類能夠通過側(cè)線系統(tǒng)對自身周圍水環(huán)境的壓力及流速進行精確感知，從而辨別周圍的環(huán)境進行地圖構(gòu)建，實現(xiàn)交互學(xué)習(xí)、捕食、避敵等行為。雖然側(cè)線系統(tǒng)對于魚類感知周圍環(huán)境如此重要，但目前的水下航行器還沒有攜帶類似魚類側(cè)線器官的感知器——人工側(cè)線系統(tǒng)，因而研究人工側(cè)線系統(tǒng)具有重要的意義。本文以一款自主式仿生盒子魚

2、（簡稱自主魚）為平臺，在自主魚上集成人工側(cè)線系統(tǒng)，利用帶有人工側(cè)線系統(tǒng)的自主魚實現(xiàn)對自身周圍水壓力的感知，從而識別與其鄰近的其他機器魚的相對位姿及運動狀態(tài)，為群體水下機器人的相互感知提供了新的方式。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹自主魚平臺。當(dāng)前大多數(shù)水下航行器都是采用螺旋槳推進，本文中自主魚采用類魚游動方式，利用尾鰭的擺動獲得推進力，其更加高效靈活。以自主魚為載體在自主魚上集成了人工側(cè)線系統(tǒng)，對自主魚中人工側(cè)線系統(tǒng)的軟硬

3、件進行調(diào)試，為人工側(cè)線的實驗打下堅實的基礎(chǔ)。
　　其次，為了驗證人工側(cè)線的功能，本文設(shè)計了人工側(cè)線的實驗裝置。人工側(cè)線以壓力傳感器為感知單元讀取數(shù)據(jù)。每次實驗時間過長，不能實時取出數(shù)據(jù)并驗證數(shù)據(jù)。自主魚在水中游動的過程中由于水面波動以及機器魚自過長身擺動會對水流產(chǎn)生影響，因而其自身周圍環(huán)境復(fù)雜不利于數(shù)據(jù)的分析?；谶@個原因本文設(shè)計了六軸輔助移動實驗裝置，將機器魚固定在六軸移動端，利用六軸帶動機器魚在水槽中運動，使變量單一化便于去除