【摘 要】
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海洋是大自然馈赠给人类的一个巨大宝藏,在人类的环境生态中起到调节器的作用。人类对海洋资源的探索开发不断加深,同时依据鱼类的运动规律和推动原理创造了相应的水下推进系
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海洋是大自然馈赠给人类的一个巨大宝藏,在人类的环境生态中起到调节器的作用。人类对海洋资源的探索开发不断加深,同时依据鱼类的运动规律和推动原理创造了相应的水下推进系统,进而可以利用水下推进系统来探测海洋,使水下机器人更好的服务人类,为海洋保护做出贡献。通过对身体尾鳍模式(BCF)推进模式下的机器鱼在直行过程的受力情况进行分析,建立了机器鱼的直行动力学模型。考虑到实际情况下机器鱼会有转向运动,而且在路径规划等任务中也需要结合它的动力学模型优化生成的规划路径,因而建立了机器鱼的转弯模型。结合多个学科对机器鱼的机械外形进行了分析,完成了机器鱼的机械外形以及鱼体骨干的设计开发。为了能够实时显示机器鱼系统在运行时的参数,并且能够向机器鱼平台发送控制指令,开发了相关的上位机平台。开发了机器鱼与上位机之间的通信系统。设计完成了仿生机器鱼的姿态的获取方案,应用在转弯模型的建立以及转向运动控制中。设计开发了机器鱼平台的定位系统,采用适应性更好且能在室外进行高精度定位的UWB定位方案。对路径规划中的障碍物进行简化,便于对编程中机器鱼和障碍物的处理。对蚁群算法中的信息更新的方式进行了改进,在设计信息素更新的模式的时候,将最短路径以及最小的能量消耗的综合值作为信息素更新的相关参数。结合机器鱼的转向模型对生成的路径进行了优化,使得优化后的路径能很好的符合机器鱼的转弯模型。最后在Qt平台上进行了多关节仿生机器鱼的蚁群路径规划算法实现,开展了路径规划仿真实验。实验证明设计的方案都是可行的。
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