多仿生機(jī)器魚(yú)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、在不久的將來(lái)，仿生機(jī)器魚(yú)會(huì)在極為復(fù)雜的水下環(huán)境中進(jìn)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(duì)群體機(jī)器魚(yú)開(kāi)發(fā)出高效、靈活、且具有很強(qiáng)魯棒性的協(xié)調(diào)控制方法是一個(gè)重要的研究方向。由于水下工作環(huán)境的復(fù)雜性，以及機(jī)器魚(yú)自身的推進(jìn)方式的特殊性，一般的協(xié)調(diào)控制方法很難直接應(yīng)用在機(jī)器魚(yú)的身上。因此，多機(jī)器魚(yú)的協(xié)調(diào)控制是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究課題。受到生物智能的啟發(fā)，由多機(jī)器人協(xié)調(diào)和控制技術(shù)相支撐，以機(jī)器魚(yú)硬件平臺(tái)的成功開(kāi)發(fā)作為

2、基礎(chǔ)，本文開(kāi)展了多仿生機(jī)器魚(yú)協(xié)調(diào)控制方法的研究。
　　 首先介紹了仿生機(jī)器魚(yú)及其協(xié)調(diào)控制方法的研究背景，綜述了國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究成果，并簡(jiǎn)要介紹了論文的主要工作。接著，根據(jù)多關(guān)節(jié)仿生機(jī)器魚(yú)的動(dòng)力學(xué)模型，利用一種通用的機(jī)器魚(yú)性能優(yōu)化方法，對(duì)所使用的三關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)進(jìn)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(yīng)用于多機(jī)器魚(yú)速度的協(xié)調(diào)控制中。然后研究了存在有多個(gè)障礙物的環(huán)境下兩條機(jī)器魚(yú)的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。采用人工勢(shì)場(chǎng)法，將機(jī)器魚(yú)運(yùn)行空間

3、虛擬成一個(gè)存在力的場(chǎng)，并建立了機(jī)器魚(yú)之間以及機(jī)器魚(yú)與目標(biāo)點(diǎn)和障礙物之間的力學(xué)關(guān)系模型。采用該方法，兩條機(jī)器魚(yú)可以完成從各自起始點(diǎn)出發(fā)，避開(kāi)障礙物和對(duì)方，順利到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的任務(wù)。這為機(jī)器魚(yú)將來(lái)在水下復(fù)雜環(huán)境中有效的執(zhí)行任務(wù)提供了方法依據(jù)。
　　 本文還利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)兩條機(jī)器魚(yú)依次過(guò)孔的任務(wù)。通過(guò)在不同的狀態(tài)下對(duì)不同的動(dòng)作進(jìn)行嘗試，機(jī)器魚(yú)根據(jù)所得到的結(jié)果獲取回報(bào)，并根據(jù)回報(bào)值來(lái)指導(dǎo)下一步的動(dòng)作，最終能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的狀態(tài)下