仿生機(jī)器魚在水下具有很大的應(yīng)用前景,特別是基于中樞模式發(fā)生器（CPG）機(jī)制的多模態(tài)運(yùn)動(dòng)控制給仿生機(jī)器魚的研究帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文以仿生機(jī)器魚為研究對(duì)象,從CPG控制及優(yōu)化角度出發(fā),搭建仿生機(jī)器魚監(jiān)控系統(tǒng)、建立仿生機(jī)器魚動(dòng)力學(xué)模型、分析CPG數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、仿生機(jī)器魚游動(dòng)速度優(yōu)化和推進(jìn)效率優(yōu)化,并受生物運(yùn)動(dòng)啟發(fā)對(duì)基于Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和CPG的分層運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了研究,主要工作內(nèi)容如下:首先,闡述了基于CPG的仿生機(jī)器魚游動(dòng)控制的研究背景以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并在實(shí)驗(yàn)室前期研究工作的基礎(chǔ)上,通過仿生機(jī)器魚設(shè)計(jì)與研制、監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件研發(fā)、通訊協(xié)議與規(guī)約制定、監(jiān)控軟件開發(fā),搭建了仿生機(jī)器魚監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其次,分析與優(yōu)化了仿生機(jī)器魚運(yùn)動(dòng)控制的CPG模型參數(shù),解決了CPG模型參數(shù)整定難的問題。仿生機(jī)器魚游動(dòng)控制CPG模型存在振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅值、激勵(lì)、下行耦合參數(shù)、上行耦合參數(shù)等諸多參數(shù),傳統(tǒng)試湊方法效率低、穩(wěn)定性差,為此本文采用粒子群優(yōu)化方法（PSO）對(duì)CPG模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并進(jìn)行了仿真及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測試,所得結(jié)果驗(yàn)證了利用PSO算法進(jìn)行CPG模型參數(shù)整定的可行性。再次,針... 

【文章來源】：山東建筑大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于CPG控制的仿生機(jī)器人

其次設(shè)計(jì)開發(fā)了系統(tǒng)軟件平臺(tái)，包括系統(tǒng)軟件計(jì)上位機(jī)與仿生機(jī)器魚之間的通信協(xié)議，開發(fā)仿生控制通信。監(jiān)控系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)監(jiān)控仿生機(jī)器魚多模態(tài)游動(dòng)姿態(tài)。最后現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)控仿生機(jī)器魚的直游、轉(zhuǎn)彎、上浮、下潛等功能總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)包括整體硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（采用射頻模塊 RF200 通信系統(tǒng)硬件）。軟寫及仿生機(jī)器魚監(jiān)控系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了基于 RF433MH統(tǒng)，制定了通信協(xié)議，編寫了仿生機(jī)器魚嵌入式軟件，并開管理軟件。在此基礎(chǔ)上，搭建了仿生機(jī)器魚實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)。高清攝像頭

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文魚停止游動(dòng)。2. 3 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)2.3.1 仿生機(jī)器魚硬件部分圖 2.2 給出了仿生機(jī)器魚結(jié)構(gòu)示意圖，仿生機(jī)器魚機(jī)械結(jié)構(gòu)包括偏航頭部、剛性身體前段、靈活擺動(dòng)的身體后段以及尾鰭。其中偏航頭部內(nèi)部含有陀螺儀控制自由度；體前段剛性外殼采用密度較小的化學(xué)材料；魚體后段采用傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)酵七M(jìn)結(jié)構(gòu)；尾鰭用月牙形狀。仿生機(jī)器魚本體被黑色的防水魚皮包裹住。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所用的仿生機(jī)器魚如圖 2.3 所示。頭部是剛體結(jié)構(gòu)，裝有控制模塊、電池等后部是魚體的軀干部分，為柔軟體，內(nèi)部包含 4 個(gè)舵機(jī)以及防水魚皮，尾部是月牙狀體。頭部多關(guān)節(jié)鏈?zhǔn)酵七M(jìn)結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3559049