多仿生机器鱼控制与协调研究

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1、摘要摘要多俯垒瓿器受的控麓与协璃{{拜究是锖对复杂、动态隶F珥境中多饶7t搬器人系统协调作业而开展的桐关理论和关键技术的研究，在海洋探测和军事应用等壤域具鸯重大豹瘟琢份臻。本文玖规嚣魏豹运动学模型入手，麟决运动控制问题；以实时视觉信息处理技术为前提，为多鱼协调定位提供位漤信息；基f行为选撂瓿蠲弱魏t{睾篆赡，为投器鱼兹任务级协{譬抒F基继；最厝，焰所有算法集成到多仿生机器鱼协调实验平台MRFS上。本文营先对蕊尘援嚣焦帮多谚生掇嚣照协调豹概念、饯越性取应用背豢进乱r介绍，对国内外在鱼类推进机理和仿生机器馥控制方丽的研究概况及丰要研究内容避-h：T综

2、述，并对本文麴选题鸷慧和主要内容徽了分绍。其次，根据鱼类游动的特点，提取机器鱼的形体参数和运动参数，筒化并改进了鲮科鱼类熬运毯学模型，势辗摇实际元器纷和实现方法豹约束，对豁l器鱼进行优化设计：同时，通过机器鱼样机的研制来验证该设计方法的有效性。凳三，褥孛晁器鱼豹运动控副分荛速菠控裁翻方囱控剿，提囊了分段控螽l豹速度策略以及采用RBF神经网络和PID控制相结合的稳态游速控制方法，采用模鞠控捌方法实缆了极嚣垒戆方穗茬刳，缝合速凄控裁秘方彝控铡实璎了规爨饥的点到点挎制。同时，采用改逆E的距离转换方法实现机器鱼的路径规划。第嚣，提出了一穆蘩予色度豢方蚕襄

3、键秘瘦囊方图粒蠡适应潮篷分割簿法。同时，结含计算机并行处理技术，利用汇编级的MMX指令和SSE指令对整个揽觉浆踩算法进行了荠行缝优化。第五，引入了六种蕊本行为，设计了合理的行为选择条件，采用角色分配⋯～露为决策——～角色转挨蓑路寒实瑷辍器玺裁熬协谣运动。第六，给H{了一种多机器鱼协调系统的软、硬件体系结构，在此结构基础}：提出了多辍器象协调实验系统静设计方案，曩：发磅裁了多谤生撬器鱼翰。调实验平台，并应用于一种协作型机器鱼的CLB分层式控制结构的研究中。袋瑟，对本论文瑟遴行懿王终帮取褥酶成栗籀强惑缝，著豢懑了需要送一步研究的工作。笑健词：仿生聿A

4、瓣鱼，凑调与掩翻，运臻控键，藜予行为，褫赞蹀踩多仿，F机器鱼拄制与m峭研究AbstractIheresearchoncontrolandcoordination0lmultiplebio—mimeticrobotfishes1Ss

5、udiedforessentialtheoriesandkeytechnologiesforcooperativetaskofmultiplerobotsunderacomplexanddynamieunderwaterenvironment，whichwillprovidevaluableapplicationssu

6、chasoceanicinvestigationandmilitarymission．Inthispaperstartedwithasimplifiedkinematicmodelforfish，therobotfish’SmotioncontrolproblemissolvedProceededwithreal—timevisualinformationprocessing，informationofthefishes’positionandorientationisobtainedforpositioninginthefolfowingcoo

7、rdinateexperiment．Bycoordinatetasksareachieved．Finally,allRobotFishescoordinateSystem(MRFS)．utilizingthebehavior—basedstrategies，algorithmsareallintegratedintoMultipleFirstly，theconception，advantagesandapplicationsofmultiplerobotfishes’coordinationareintroduced．Theresearchdev

8、elopmentandmainresearchdirections011bothfish’Spropulsivemechanismandrobotfish’Scontrolathomeandabroadarereviewed．Thebackgroundandstructureofthisthesisarealsoaddressed．Secondly,accordingtocharacteristicsoffish’Sswimming，bothbodyandmovementparametersofbio—mimeticrobotfishareext

9、racted．Afterthat，akinematicpropulsivemodelforcarangifomapropulsionis