机器鱼群体协调运动规划研究及单体系统设计

刘希民

中国海洋大学

摘要：

海洋资源是人类社会实现可持续发展的宝贵财富.当前世界各个海洋国家多把合理开发利用海洋作为求生存、谋发展的基本国策之一.对海洋资源的勘探、开发和利用已经成为国际上关注的焦点.随着海洋资源勘查和开发的不断深入,对水下勘探和运载工具提出了越来越高的要求,推动了海洋探测机器人技术的进一步发展,模仿鱼类游动推动原理的水下机器人推进系统应运而生.此外,随着探测作业环境和任务本身的日益复杂,出现了机器人群体协作工作的情况,提出了多机器人协调运动的规划问题.该文在对国内外机器鱼研究现状系统分析的基础上,以机器鱼为研究对象,对机器鱼群体协调运动规划问题进行了理论探讨,并以自制的三关节机器鱼为研究对象,对鱼类运动推进机理以及尾鳍摆动的运动学原理进行了深入研究.取得了以下研究结论:运用机器人运动学原理,在单关节机器鱼尾鳍运动轨迹方程的基础上,导出了多关节机器鱼尾鳍运动轨迹方程.提出了机器鱼群体协调运动规划的三维空间动态网络规划算法,把空间中的机器鱼群体根据通讯的有效范围划分成不同的网络,网络中的机器鱼可以相互通信交换信息,网络中的机器鱼采用集中式的规划方案,网络之间采用分布式的规划方案.该算法包括了集中式规划和分布式规划的优点,弥补了各自的不足之处.在上述理论分析的基础上,对机器鱼软硬件制作中遇到的问题提出了解决方案,并采用单片机为控制器,设计完成了三关节的机器鱼模型(OuceFish—Ⅱ).

关键词：机器鱼;群体运动规划;动态网络;单片机;尾鳍运动机理

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：信号与信息处理

导师姓名：周东辉

学位年度：2004

语种：中文

分类号：S972.61

页数：47

在线出版日期：2005-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）