机器鱼2D仿真顶球策略研究

介绍了机器鱼水球比赛关键技术一顶球,并给出了几种常用方法.     

一种仿生水下机器人的设计与动力学分析

设计了一种基于波动长鳍推进的仿生水下机器人, 两侧长鳍对称安装于机器人本体两侧. 两侧长鳍分别由十个舵机驱动, 并按照余弦函数波动. 设计了实时控制器, 通过调整鳍条的振动频率和幅值达到控制长鳍运动的目的. 加速度信息和角速度信息由一个惯性测量单元采集. 为获取机器人游动性能与振动频率以及振动幅值之间的关系, 本文给出了长鳍波动运动的运动学分析和动力学分析. 本文通过将长鳍分割成若干小单元并单独计算作用于每个小单元上的作用力, 再计算所有小单元作用力在一个波动周期内的合力的方法, 获得了整个长鳍产生的平均推力. 通过前进游动和旋转游动实验, 验证了机构设计、运动学分析和动力学分析的有效性, 最后讨论了游动性能与波动参数之间的关系.     

仿生机器鱼俯仰与深度控制方法

提出一种基于重心改变法的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法, 用于实现机器鱼水中的浮潜运动. 该方法利用一种可调整位置的配重块结构, 改变机器鱼的重心位置, 进而实现机器鱼俯仰姿态的调节. 在对机器鱼内部配重块位置和机器鱼俯仰角的关系进行分析的基础上, 对一定速度下机器鱼的深度与俯仰角的关系进行建模, 提出由于尾部形变引起的俯仰姿态变化的补偿方法. 文中给出机器鱼原形样机的相关实验, 分析验证配重块位置变化和机器鱼重心及其姿态的调整, 深度控制等在多种情况下的结果.     

仿生机器鱼平台研究

本项目综合运用机械设计、电子电路、控制理论、波动推进理论、微处理器技术、传感器技术以及无线通信技术等多学科知识,基于ATMEL公司AVR系列单片机（ATmega128）,采用模块化设计,研制出一款密封性良好的具有尾部推进模块、升潜控制模块、自主避障模块、无线遥控模块、超声波测距模块、图像识别模块的波动推进式两关节仿生机器鱼水下作业平台,并对其直线推进、转弯、升潜、自主避障、无线控制功能进行了水下试验。论文从机械结构、外围电路、控制电路、核心功能实现四个主要方面进行论述。     

胸鳍推进机器鱼俯仰稳定性分析

胸鳍推进机器鱼的胸鳍在通过扑动产生推力的同时,也会产生纵向扰动,引起机身的俯仰运动,对应用产生一系列的影响.本文在传统潜艇稳定性概念的基础上建立了胸鳍推进机器鱼的俯仰稳定性模型,证明了机器鱼的俯仰运动系统是一个二阶线性系统;分析了由胸鳍扑动引入的扰动,证明其中包含常量分量、扑动频率的一倍频分量和二倍频分量.最后进行了样机的游动实验,实验结果间接证明了俯仰运动模型和胸鳍扑动扰动模型的正确性.     

自治水下机器人避碰算法及其仿真研究

为了提高水下机器人(AUV)在复杂海洋环境下的自适应性,文章对传统的避碰方法进行了改进.对AUV的禁入区和潜在碰撞区进行了安全性分析.建立了前视声纳模型以及三维水下规划空间模型.提出了基于强化学习、BP神经网络及人工势场相结合的避碰算法.在AUV与环境的试错交互中,借助于来自成功和失败经验的奖励和惩罚值,不断改进水下机器人的自治能力.设计了AUV深度行为模糊协调器, 对潜深行为和距底高度行为进行协调融合.开发了AUV运动规划与仿真的半实物软件系统,仿真试验证明了算法的合理性与可行性.研究对于提高AUV的自主性和安全性具有重要的应用价值.     

自治水下机器人全自由度仿真

由于自治水下机器人的复杂性，系统仿真技术变得越来越重要，系统地分析了自治水下机器人（AUV，Autonomous UnderwaterVehicle)的运动模型和空间运动方程，运用MATAB下的SIMULINK，设计了自治水下机器人的全自由度仿真工具箱，包括机器人本体运动，位姿求解和坐标系统转换等多个部分，可以方便地进行控制方法的全自由度的仿真。     

基于回摆模式的机器鱼顶球策略

为了提高机器鱼顶球的准确性和稳定性,从而加速将球顶向对方球门,提出了基于回摆模式的机器鱼顶球策略。在分析三种传统顶球方式的基础上,对头部顶球方式进行了改进,提高其稳定性。在此基础上融合其他顶球方式,充分综合其优势,克服各自的缺点,并结合齿轮法进行位姿调整,形成一个完整策略。经过实验验证,该策略大大提高了头部顶球的稳定性,顶球效率较高。     

水下仿生机器鱼的研究进展Ⅳ——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题,这是仿生机器鱼技术研究的一个新的方向,目前尚无人涉足.首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台,提出了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制,利用该实验平台,进行了多机器鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究.     

水下仿生机器鱼的研究进展IV——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题，这是仿生机器鱼技术研究的一个新的 方向，目前尚无人涉足．首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台，提出 了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制，利用该实验平台，进行了多机器 鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究．     

基于仿生机器鱼的水下网箱破损视觉检测方法研究

随着我国水产养殖业的快速发展,网箱养殖已成为我国渔业发展的重要方向。网箱破损是水产养殖中遇到的主要问题,但破损检测存在人工作业风险高、网箱破损定位难和水下图像质量差的问题。文章以水下仿生机器鱼为载体,提出了水下网箱破损视觉检测方法。针对水下网箱破损定位问题,建立了水下成像几何模型,可实现坐标转换和目标定位;针对水下视频数据存在视角摆动和亮度失真问题,提出了基于特征信息的图像稳像方法和融合导向滤波的图像增强算法;针对网箱破损检测过程中图像特征提取难度大和误差率高问题,应用边缘检测特征提取算法实现了高精准的网格特征提取和检测。实验结果表明,该方法对网箱破损识别率达93%,定位误差在5%以内,可准确检测和定位网箱破损。     

水下机器人嵌入式控制系统设计和运动控制仿真

水下机器人的控制系统要求体积小、功耗低、性能可靠。本文设计了基于ARM9处理器的水下机器人嵌入式控制系统。该系统基于AT91RM200处理器,扩展了与传感器系统的通信接口和与推进器系统的电路接口。建立了水下机器人的运动模型,进行了横倾角和深度协调控制的仿真。     

仿生机器鱼玩具的机构设计、仿真与实现

机器人技术的一个重要应用领域是在娱乐方面。在对鱼类游动方式深入研究的基础上,将仿鱼水下推进技术应用于玩具设计,给出了一种仿生机器鱼玩具的机构设计方案及系统的设计、仿真软件,并研制出可在水中运动的仿生机器鱼原型。     

无缆自治水下机器人控制方法研究

以成功研制的无缆自治水下机器人(AUV)为基础,对其航行控制和定位控制方法进行了较详细的分析.同时介绍了它的推进器布置、控制系统结构、推力分配等方法.最后展示了它的运行实验结果.􀁱     

自适应环境的机器人视觉伺服控制方法

机器人和机器视觉的迅速发展,使得基于视觉的智能机器人得到更加广泛的应用。机器视觉提高了机器人控制系统对环境的适应程度,但其适应程度也受到周围环境对机器视觉算法的影响。针对这一情况,本文对机器人视觉伺服控制系统中的机器视觉算法进行了改进,提出了一种基于帧间差分法的自适应环境的机器人视觉伺服控制方法,从而提高了控制系统对环境的自适应程度,提高了对机器人控制的精确度,实验和理论分析证明,该方法具有较大的应用前景和实用价值。     

自治水下机器人深度的鲁棒H∞控制仿真

研究了鲁棒H∞控制在自治水下机器人(AUV)深度控制中的应用.根据刚体空间运动和流体力学理论建立了AUV垂直面运动的数学模型,并在特定的工作点对模型进行了线性化处理得到了AUV垂直面运动的控制设计模型.根据鲁棒H∞控制理论设计了自治水下机器人垂直面运动的深度控制器.仿真结果表明,该控制器在减轻/克服AUV运动模型的不确定性,严重的非线性和外界干扰等方面有明显的效果,具有很好的动态性能,系统的鲁棒性强.     

全局视觉水中机器人竞赛中击球部位的研究

击球部位的选择在水中机器人比赛中起着重要作用。本文简要介绍了机器鱼水球比赛以及机器鱼的结构,并运用高等数学上的分类讨论方法对机器鱼在不同区域、不同状态、不同位置区时的较优击球部位进行了研究分析,为比赛人员编写比赛策略提供了一些借鉴和帮助。     

水下船体清刷机器人运动分析及仿真

本文分析了水下船体清刷机器人的运动,建立了机器人运动学方程,根据所设计的伺服控制系统对机器人系统进行了运动仿真.结果表明,所设计的机器人系统鲁棒性好,满足设计要求.     

水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理

仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一 ,它为研制高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路 .本文以鱼的脊椎曲线为研究对象 ,提出了一种新的鱼类推进机理——波动推进 ,分析了波动推进过程中的运动阻力 .通过鱼类游动观测实验和仿生机器鳗鱼的研制 ,验证了该理论的有效性     

水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理

仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一，它为研制高效、高机动性 和低噪声的水下运载器提供了新的思路．本文以鱼的脊椎曲线为研究对象，提出了一种新的 鱼类推进机理——波动推进，分析了波动推进过程中的运动阻力．通过鱼类游动观测实验和 仿生机器鳗鱼的研制，验证了该理论的有效性．