隨著對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)和利用,水下機(jī)器人成為海洋探索和研究必不可少的工具。水下仿生機(jī)器人具有高效、靈活和隱蔽等優(yōu)異特性,為人類探索海洋環(huán)境和開(kāi)發(fā)海洋資源提供了便利條件。當(dāng)然海洋環(huán)境復(fù)雜多變,單一的水下機(jī)器人難以完成探索海洋的任務(wù),與之相比,多水下仿生機(jī)器人能夠完成更復(fù)雜的任務(wù)。機(jī)器魚以出色的游動(dòng)能力和適應(yīng)性,在面對(duì)復(fù)雜的水下環(huán)境時(shí)表現(xiàn)出了其優(yōu)越性,因此多水下仿生機(jī)器人選用機(jī)器魚來(lái)組成多機(jī)器魚系統(tǒng)。多機(jī)器魚系統(tǒng)關(guān)鍵在于各個(gè)機(jī)器魚協(xié)調(diào)控制,因此多機(jī)器魚協(xié)同工作一直是各研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。本課題以多仿生機(jī)器魚進(jìn)行海洋監(jiān)測(cè)為應(yīng)用背景,針對(duì)多機(jī)器魚的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題,對(duì)多機(jī)器魚系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)分配及隊(duì)形控制避障進(jìn)行研究。1.在復(fù)雜的海洋環(huán)境中,機(jī)器魚之間由于水環(huán)境的因素,機(jī)器魚的視覺(jué)很容易受到干擾,所以提出了一種在機(jī)器魚發(fā)生短暫視覺(jué)丟失時(shí)的補(bǔ)償控制算法,算法主要由三個(gè)部分組成。一是基于二次濾波法的狀態(tài)判定,二是基于半閉環(huán)控制的直線追蹤法;三是圓弧切線法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚丟失視覺(jué)情況下的運(yùn)動(dòng)控制。2.為了提高多機(jī)器魚系統(tǒng)完成任務(wù)的效率,對(duì)多機(jī)器魚系統(tǒng)使用蟻群算法建立任務(wù)分配體系,在任務(wù)分... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：51 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多機(jī)器魚協(xié)同控制

多仿生機(jī)器魚系統(tǒng)任務(wù)分配及群體行為控制方法研究-4-中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制了多機(jī)器人裝配系統(tǒng)[25]，開(kāi)展了如何使多移動(dòng)機(jī)器人間協(xié)調(diào)合作的研究工作。實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)可以獨(dú)立進(jìn)行自主編隊(duì)行進(jìn)、自主隊(duì)形變換和自主避障；也實(shí)現(xiàn)了研究者可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)群體機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。在2017年，使用該多機(jī)器人系統(tǒng)在我國(guó)的南海海域進(jìn)行了海上實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)使用是“海翼”型水下滑翔機(jī)。在南海海域，使用12臺(tái)水下滑翔機(jī)按照網(wǎng)格路徑進(jìn)行海洋環(huán)境的協(xié)同觀測(cè)�？梢酝瑫r(shí)采集到海水的溫度、含鹽量和含氧量等多種水文數(shù)據(jù)，并可與將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳回陸地。如圖1.2為“海翼”型水下滑翔機(jī)。圖1.2“海翼”型水下滑翔機(jī)天津大學(xué)[26]和中國(guó)海洋大學(xué)[27]使用“海燕”型水下滑翔機(jī)、波浪滑翔機(jī)光纖水聽(tīng)器陣列和水下機(jī)器人等30余臺(tái)套海洋觀測(cè)裝備對(duì)我們的南海海域進(jìn)行立體式組網(wǎng)觀測(cè)，觀測(cè)面積多達(dá)14萬(wàn)平方公里。這次觀測(cè)覆蓋大氣層、海平面和深海海底形成立體組網(wǎng)觀測(cè)。這是我國(guó)首次多種類水面和水下移動(dòng)平臺(tái)、定點(diǎn)固定平臺(tái)相結(jié)合的協(xié)作觀測(cè)如圖1.3所示。綜合來(lái)看，近二十年來(lái)多水下機(jī)器人系統(tǒng)的研究得到了國(guó)內(nèi)外眾多相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的重視。美國(guó)已經(jīng)將多機(jī)器人協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模海洋水文觀測(cè)，在洲際范圍內(nèi)布置了多套觀測(cè)系統(tǒng)。歐洲一些國(guó)家也完成了多水下機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同的研究工作。中國(guó)的多水下機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同研究也取得了階段性成果，多水下機(jī)器人系統(tǒng)的研究具有戰(zhàn)略性意義。

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-5-圖1.3海洋觀測(cè)1.3內(nèi)容安排本文主要針對(duì)多機(jī)器魚系統(tǒng)控制方法展開(kāi)研究，算法是多機(jī)器魚控制的基矗首先第二章解決了在機(jī)器魚運(yùn)動(dòng)過(guò)程中視覺(jué)丟失情況下的運(yùn)動(dòng)控制。第三章使用蟻群算法解決了多機(jī)器魚任務(wù)分配問(wèn)題。第四章使用勢(shì)函數(shù)和人工勢(shì)場(chǎng)法解決了多機(jī)器魚系統(tǒng)在未知水環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)控制。

【參考文獻(xiàn)】：
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