基于仿生机器鱼的多目标位姿跟踪控制系统的研究与实现

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随着科研工作者对仿生机器鱼的不断开发研究,仿生机器鱼的运动性能得到了稳步提升,因而仿生机器鱼的位姿跟踪控制问题成为时下较为引人注目的研究课题。本文基于多关节仿生机器鱼,对控制机器鱼完成从任意初始状态到目标状态的位姿控制进行了相关研究,并针对水环境对机器鱼的干扰及机器鱼自身硬件限制设计了2D仿真平台进行实验。将其应用于生物鱼群集行为模型的验证,给后续的研究提供了很好的方向。  首先,本文介绍了课题的研究背景,分析了仿生机器鱼位姿控制的意义以及国内外在这个领域的研究进展,说明了文章的结构安排以及研究工作。  第二,介绍了实验所使用的仿鲹科机器鱼的运动学模型、硬件构成以及实验的操作平台。通过大量实验数据结果计算得出机器鱼不同档位下的角速度和线速度,分析其运动性能。  第三,根据野本模型分析出水下机器鱼与陆地轮式移动机器人的相似之处,将轮式机器人的轨迹跟踪控制算法加以修改用来研究机器鱼的位姿控制,并用其来验证群集行为。  第四,考虑到实验水池环境对机器鱼的干扰及机器鱼硬件对其运动的限制给位姿控制造成较大影响,设计2D仿真平台,实现机器鱼在较为理想的环境下的位姿控制。  第五,针对用于轮式机器人轨迹控制的滑模控制算法用在机器鱼上存在的问题,对算法进行修改,实现机器鱼的位姿控制。  最后,整理了本文所做的研究工作,并提出在后续工作中值得深入研究的项目。
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