多仿生機器魚協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、在不久的將來，仿生機器魚會在極為復雜的水下環(huán)境中進行海洋生物觀察、海底資源勘探、軍事偵察和水下施工等艱巨工作。因此，針對群體機器魚開發(fā)出高效、靈活、且具有很強魯棒性的協(xié)調(diào)控制方法是一個重要的研究方向。由于水下工作環(huán)境的復雜性，以及機器魚自身的推進方式的特殊性，一般的協(xié)調(diào)控制方法很難直接應用在機器魚的身上。因此，多機器魚的協(xié)調(diào)控制是一個具有挑戰(zhàn)性的研究課題。受到生物智能的啟發(fā)，由多機器人協(xié)調(diào)和控制技術相支撐，以機器魚硬件平臺的成功開發(fā)作為

2、基礎，本文開展了多仿生機器魚協(xié)調(diào)控制方法的研究。
　　 首先介紹了仿生機器魚及其協(xié)調(diào)控制方法的研究背景，綜述了國內(nèi)外相關的研究成果，并簡要介紹了論文的主要工作。接著，根據(jù)多關節(jié)仿生機器魚的動力學模型，利用一種通用的機器魚性能優(yōu)化方法，對所使用的三關節(jié)機器魚進行了直游性能上的優(yōu)化。另外，還把模糊控制的基本思想應用于多機器魚速度的協(xié)調(diào)控制中。然后研究了存在有多個障礙物的環(huán)境下兩條機器魚的協(xié)調(diào)控制問題。采用人工勢場法，將機器魚運行空間

3、虛擬成一個存在力的場，并建立了機器魚之間以及機器魚與目標點和障礙物之間的力學關系模型。采用該方法，兩條機器魚可以完成從各自起始點出發(fā)，避開障礙物和對方，順利到達目標點的任務。這為機器魚將來在水下復雜環(huán)境中有效的執(zhí)行任務提供了方法依據(jù)。
　　 本文還利用強化學習算法，設計了一個兩條機器魚依次過孔的任務。通過在不同的狀態(tài)下對不同的動作進行嘗試，機器魚根據(jù)所得到的結果獲取回報，并根據(jù)回報值來指導下一步的動作，最終能夠實現(xiàn)在不同的狀態(tài)下