機(jī)器魚的側(cè)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)模態(tài)控制.pdf

1、仿生機(jī)器魚是最近比較火的機(jī)器人研究分支，較以前傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)的水下機(jī)器魚，有更高的游動(dòng)效率和更多的游動(dòng)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(jìn)行精確感知，從而辨別周圍的環(huán)境進(jìn)行地圖構(gòu)建，實(shí)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(tái)，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(shí)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(jī)器魚的相對位姿及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為群體水下機(jī)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(tái)。當(dāng)前大多數(shù)水下航行器都是采用螺旋槳推進(jìn)，本文中自主魚采用類魚游動(dòng)方式，利用尾鰭的擺動(dòng)獲得推進(jìn)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(jìn)行調(diào)試，為人工側(cè)線的實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　其次，為了驗(yàn)證人工側(cè)線的功能，本文設(shè)計(jì)了人工側(cè)線的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)間過長，不能實(shí)時(shí)取出數(shù)據(jù)并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。自主魚在水中游動(dòng)的過程中由于水面波動(dòng)以及機(jī)器魚自過長身擺動(dòng)會(huì)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(gè)原因本文設(shè)計(jì)了六軸輔助移動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，將機(jī)器魚固定在六軸移動(dòng)端，利用六軸帶動(dòng)機(jī)器魚在水槽中運(yùn)動(dòng)，使變量單一化便于去除