仿生机器鱼位姿模糊控制研究

仿生机器鱼处在非线性的、时变的、复杂的水环境中,难以建立精确的数学模型,其位姿控制成为当前的主要难题之一.为了解决这个难题,设计了一种适应的模糊控制算法,可以实时地控制机器鱼的方向和速度,通过调整方向和速度的误差两个变量,使机器鱼能够快速地、较精确地到达目标点.在现有的水下机器人协作控制平台下,进行了机器鱼从一个目标位姿到另一个目标位姿的游动实验,结果表明该算法计算量小,显著提高了机器鱼控制的精度,证明了算法的有效性及可靠性.     

多关节仿生机器鱼建模分析与仿真

针对仿生机器鱼建模的复杂性,以三关节机器鱼为研究对象,基于动力学和运动学进行机器鱼的模型构建,并进行控制方式的仿真分析。首先,对鱼类和机器鱼的控制方式、动力学和运动学特性进行分析。其次,使用SolidWorks搭建机器鱼物理模型,并将其导入MATLAB中以建立Simscape仿真模型。最后,通过仿真实验分析评估机器鱼模型性能。结果表明,机器鱼模型三个关节角度的时间变化曲线相对平滑,没有明显突变或抖动,展现出稳定的运动行为,验证了该模型在设计和参数调节方面的合理性。     

仿生机器鱼监控系统设计与实现

仿生机器鱼作为一种高效的水下推进机器人,在水域探测、开发、安防等方面具有广阔的潜在应用前景。仿生机器鱼监控系统的设计是仿生机器鱼游动机理和运动控制的重要基础。文章围绕监控系统的硬件、软件、无线通信与系统界面,设计了一种仿生机器鱼监控系统,搭建了仿生机器鱼监控系统实验测试平台,并对其测试结果进行分析。结果表明:仿生机器鱼根据系统中的输入命令能够做出相应的动作,同时系统界面上产生不同运动模态下的曲线;仿生机器鱼执行命令时实时向监控计算机发送返回值,实现两者之间的无线通信协议;监控计算机与仿生机器鱼可以实现稳定交换游动控制命令、游动模式、游动姿态等数据,运行效果良好。     

基于主动机器视觉的人脸跟踪与表情识别系统

搭建了一个基于主动机器视觉平台的人脸跟踪与表情识别系统,并进行了相关实验研究。阐述了该平台的系统结构,以及实现人脸表情识别系统的关键功能模块。该系统在主动机器视觉平台基础上,对注意力选择的区域进行人脸检测,通过控制云台完成跟踪动作,并对人脸区域进行实时地表情识别。同时在实验平台上做了大量的人脸检测跟踪和表情识别实验,包括对复杂和简单背景下人脸跟踪及表情识别的准确性进行了实验,实验结果验证了平台的有效性。     

一种双关节机器鱼的设计与实现

针对水产养殖和水环境保护领域对移动式水质监测的需求,本文设计了一种双关节仿生机器鱼。通过分析机器鱼的游动和转向规律,建立了双关节机器鱼的动力学模型,提出了基于模糊控制的复合避障算法、并通过仿真验证了其可行性。选择双关节尾鳍推进方式,完成了机器鱼的机械结构设计;以STM32单片机为控制核心、舵机作为运动执行元件、5个红外测距传感器合理布局实现避障、Lora无线传输方式实现机器鱼与主机的通信,完成了机器鱼控制系统的设计。最后,搭载水质传感器在实际水域对该机器鱼进行了应用测试,测试结果表明机器鱼可以成功避开障碍物并完成水质参数的采集任务、数据准确性高且具有低扰动性。     

基于Hopf振荡器的仿生机器魟鱼胸鳍波形控制算法

为了获得与生物魟鱼胸鳍相近的推进波形和游动性能,提出基于Hopf振荡器的仿生中枢模式发生器（CPG）胸鳍波形控制策略. 针对仿生机器魟鱼的结构与游动特征,利用20个Hopf振荡器耦合构建中心式CPG拓扑网络模型;通过输入参数幅值、频率和波数,控制该拓扑网络模型输出仿生机器魟鱼定常巡游、加速游动和机动转弯3种游动模式下胸鳍波形的动态位置信号. 通过仿真验证了该拓扑网络模型能够快速响应输入参数的变化,稳定输出平滑、连续的动态位置信号. 通过试验研究该拓扑网络模型控制仿生机器魟鱼胸鳍波动的可行性以及网络的输入参数对仿生机器魟鱼游动性能的影响. 试验结果表明,该模型能够稳定地输出耦合的波形信号,控制仿生机器魟鱼鳍面形成与生物鱼相似的推进波形,实现各游动模式以及各游动模式间灵活平滑地切换.     

URWPGSim2D仿真平台之花样游泳比赛项目的设计与实现

为了丰富中国水中机器人大赛,在URWPGSim2D仿真平台上设计了花样游泳比赛项目。在该比赛项目中,可以设定比赛队伍数目和每支队伍的机器鱼数目,并在仿真平台中生成显示机器鱼,同时在该平台上还实现了队伍名称等信息的传递。本比赛项目支持任意队形的队列队形表演,取得了良好的仿真效果。     

超磁仿生鱼快速起动的控制和设计

本文首先对自然界鱼类的基本构造和工作原理进行仿生.以合金薄板,贴在该薄板的超磁致伸缩材料和外磁场分别模拟鱼尾骨架,鱼体肌肉和控制鱼体摆动的神经.建立起一个力学模型和一种计算方法.通过数值分析,揭示了仿生机器鱼起动过程中最佳模式是从低阶模态到高阶模态的迅速过渡.这样可以通过控制外磁场(强度和频率),从而实现控制仿生机器鱼从静止快速起动目的.研究成果为仿生机器鱼的设计提供依据和技术.     

基于Leader-Follower的多机器鱼模糊队形控制

针对多机器鱼系统队形控制中队形发生突变,机器鱼无法快速反应的问题,本文采用模糊控制的方法对机器鱼的速度和航向角度进行控制,使跟随者快速准确的到达期望位姿。同时,以3条鱼为例,对多机器鱼队形运动进行仿真验证,仿真结果表明,当领航者直行时,跟随者与领航者的运动和速度相等;当领航者改变方向和速度后,跟随者可在较短时间内通过速度和方向挡位的改变达到期望位置,并保持规定队形。该方法可以调节运动参数,保持队形稳定,实现多机器鱼按一定队形完成规定路径,其跟随效果良好。     

SPC系列仿生机器鱼的高频拍动

着重介绍了SPC系列机器鱼采用的三种高频拍动控制算法,分析了每种控制方法的局限性。实验获得高频拍动曲线并加以对比分析,总结伺服拍动方式在高频拍动时仍存在的问题。提出用机械结构运动模拟机器鱼尾鳍拍动的解决方案,并通过仿真进行了验证。     

基于小波变换与Canny算子融合的图像边缘检测方法

针对传统的小波变换提出了一种图像融合的边缘检测方法.在边缘不连续和抑制噪声能力弱的问题给出了一种改进的小波变换方法.并对原图像分别采用改进的小波变换和Canny算子两种方法进行边缘提取,再将两种方法的检测结果进行图像融合.实验证明融合后的图像结合了两种检测方法的优点,是一种有效地图像边缘检测方法.     

基于扩展UDP协议的远程图像采集传输系统设计与实现

针对基于IP的网络中提供的服务并不适合多媒体视频信息的传输问题,本文通过扩展UDP协议,设计实现了一个基于IP网络的C/S模式实时图像采集传输系统。该系统通过图像的预处理、压缩编码、扩展UDP协议、流量控制算法实现图像的自动采集、加工和存储;弥补了传统IP网络在图像采集传输应用领域的不足,实验表明,系统具有较强的远程性,并行性和实时性。     

基于Android平台的管道监测系统客户端设计

为了实现管道内部情况的检查和监测,根据管道机器人运行环境特点,设计了基于Android平台的管道图像监测系统客户端。系统利用无线WIFI通讯技术、C/S控制系统结构和触摸技术实现了机器人行走轨迹控制、速度和管内亮度控制、管内监测和图像的保存与回放等功能。实验证明该系统可控制机器人的行走轨迹、速度以及管内图像的监测等功能。     

用VB与Matlab开发动态图像处理软件的方法

动态图像分析是图像处理与计算机视觉领域的一个非常活跃的分支 ,开发动态图像处理软件的关键是快速运算 ,以求达到实时控制。在简要介绍 VB调用 Matlab的几种实现方法之后 ,结合所开发的图像处理软件 ,对其中的 Active X自动化服务技术进行了具体分析和改进。结果表明 ,利用 Matlab的强大数值计算能力 ,结合 VB的可视化友好界面 ,可以很好地进行动态图像处理软件的开发     

分形图像编码的研究

分形图像编码是一种基于自然图像局部自相似性的有效压缩技术。分形图像编码通过引入一个可以影响解码图像质量和编码时间的控制参数,目前对它的研究比较广泛。本文着重阐述了分形图像编码的理论基础、编码方法、解码方法、基本特征及其发展现状和发展方向,并简要介绍了分形编码与其它工具相结合的方法。分形图像编码定将在图像压缩领域中发挥其更大的作用。     

污泥调剖工艺技术研究与应用

利用岩心封堵实验、压汞实验、扫描电镜和铸体薄片图像分析,开展了污泥调剖机理实验研究和矿场实践。形成了一套适用于江汉油田的污泥调剖和注入工艺技术。结果表明:含油污泥是较好的颗粒型调剖堵剂,能够有效地封堵高渗透层,起到增油降水的作用,污泥调剖是施工简单、成本低、封堵效果好的工艺技术。     

A novel method of photographic geological logging based on parallel image sequence in small tunnel

Small tunnels such as engineering geological exploratory tunnels and mine roadways are generally narrow, which make the existing photographic geological logging technique inapplicable. Therefore, geological logging of exploratory tunnels has always been taking the method of manual sketch work which has low efficiency and poor informatization degree of products, and it is a technical issue requiring urgent settlement for geological logging of small tunnels. This paper proposes and studies novel methods of photographic geological logging suitable for small tunnels, including image acquisition, image orientation control, image geometric correction, unfolded image map generation and geological attitude measurement, etc. Experiments show that the method can meet the precision requirement of geological logging. The novel method helps to realize the fast acquisition and processing of image-based geological logging data for small tunnels, and the forms of logging result are more abundant and more applicable to informatized management and application of geological logging data.     

无线传输的视觉引导式AGV系统

为了提高自动引导车(Automatic Guided Vehicle,AGV)系统的灵活性,柔性设计了一种基于无线传输、单片机自动调速的视觉引导式AGV系统.利用车载无线图像采集模块获得路面标志图像,通过上位机程序进行图像处理,计算AGV控制参数,通过无线通讯系统发送至单片机调速系统,实现PWM直流电机调速控制.着重研究了无线传输和自动调速系统的方案设计和硬件实现,通过对AGV小车实验研究,该AGV系统能够稳定获取图像,较为敏捷和精准地实现无线控制和自动调速,具有较佳的柔性和灵活性.     

一种高速图像采集装置的设计

设计了一种基于NIOS II 软核处理器为系统控制核心, 以高速线阵CCD 为图像采集器件、以SDRAM 存储器为图像缓冲存储器的高速图像采集系统。采用数字技术实现了图像信号处理与数据采集、CCD 降噪的算法 以及对图像缓冲存储器的控制。采用EDA 仿真及综合工具, 对所设计的电路进行了仿真、编程和硬件调试。设计 实现了一种高速图像采集装置, 并且简化了系统的硬件结构, 提高了装置的实时性。