基于增强式学习的仿生机器鱼避障控制

研究了仿生机器鱼的自主避障控制,提出了一种集成超声和红外传感器的仿生机器鱼系统设计方案,为机器鱼安装了3个超声传感器和3个红外传感器.针对此仿生机器鱼系统,提出了一种基于增强式学习的仿生机器鱼自主避障控制策略,给出了状态集和行为集,采用当场奖励和延时奖励相结合的方法,通过学习获得了有效的状态行为组合.仿真实验验证了学习结果的有效性.     

行波推进仿生机器鱼

介绍5种常见的鱼类游动模式,分析讨论仿生机器鱼的生物学原型。基于对裸臀鱼属（gymnarchus niloticus）与裸背鳗属（gymnotus carapo）活体鱼的实验研究,建立了长背鳍扭转行波动态曲面的数学模型。依靠长鳍行波实现推进与控制的新型仿生机器鱼,其基本结构是“刚性身体”与“柔性背鳍”的组合,这有利于改善现有摆动式机器鱼的技术性能。裸臀鱼属与裸背鳗属鱼类可作为发展特种机器鱼潜艇的生物学原型,以提高现行水下航行器的效率和机动性能。     

仿生机器鱼水球比赛控制平台视觉子系统

文章介绍了仿生机器鱼水球比赛的背景知识,分析了机器鱼软件控制平台的系统结构,详细介绍了视觉子系统的组成、功能及实现方法。实验表明,该系统能较好地满足比赛图像识别要求。     

仿生机器鲫鱼的设计及运动学实验研究

为实现利用机器鱼进行自主水下生态环境监测、资源勘查和军事侦察等目标,选择了集高效性、高机动性和高稳定性于一体的鲫鱼作为仿生对象.基于鲫鱼形态、骨骼结构和运动学的研究基础,运用仿生学工程原理,开发了高性能的仿生机器鲫鱼模型.详细分析了仿生鲫鱼的设计原理,给出仿生鲫鱼的运动学方程,实验揭示了仿生鲫鱼频率、波幅、波长和相邻关...     

基于PVDF传感器的仿生机器鱼测控系统

选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,解决了开环控制存在的调节时间长、误差大的问题;提出了一种新颖的传感器并行安装方式,有效地避开了应用环境中的不利因素,实现了对驱动器状态的实时检测;在LabVIEW软件环境下进行了测控实验。实验表明,该系统能够保证仿生机器鱼长期稳定地工作。     

一种应用于多仿生机器鱼协作的图像并行处理方法

并行处理是提高图像处理速度的重要途径。结合图像处理算子的隐合并行性和机器的字长特性,提出了一种通用的并行识别方法,利用MMX指令和SSE指令予以实现,并应用于多仿生机器鱼协作系统的视觉子系统中。该方法适于批量数据块处理,可以成倍提高系统的处理速度。     

仿生机器鱼水球比赛桶形失真处理

文章介绍了仿生机器鱼水球比赛的背景知识与控制系统构成,分析了桶形失真的产生原因、矫正方法、处理过程。实验表明该方法能较快地进行失真矫正,满足比赛要求。     

波动鳍仿生机器鱼研究进展与分析

依靠鳍的波动实现推进的中央鳍/对鳍(Medianand/orPairedFin,MPF)模式鱼类在运动过程中身体可以不发生变形而获得推力,具有高效率,高稳定性和强机动的游动特点,对水下推进器的研发具有极大的参考价值,近年来在加强海洋资源开发力度和加快军事装备革新步伐的号召下,波动鳍仿生机器鱼受到越来越多科研人员的关注。首先对波动鳍游动鱼类进行简要介绍和分类,从机理研究和仿鱼样机两个方面对其进行综述,然后对相关的关键技术进行了分析和讨论。     

仿生机器鱼运动学参数优化选择的试验方法研究

建立了仿生机器鱼在一维稳态游动时的运动学数学模型；运用遗传算法对该模型中的运动学参数如何进行优化选择和组合进行了试验研究，并提出了试验的模型和方法．该模型对于开展包括鱼雷在内的无人水下航行体的推进技术研究有较大的参考意义．     

机器鱼在滑翔,游动时寻找石油

在过去的几年中,密歇根州立大学智能微系统实验室的研究人员一直致力于开发机器鱼,最新的成果体现在可以滑翔很长的距离,也可以通过拍打尾巴游动。新增的滑翔运动减少了电池的使用。由实验室主任,电气和计算机工程副教授谭晓波领导的研究团队,将各种测量水温和质量的传感器安装到机器鱼上,这样可     

Research on Embedded Biomimetic Robotics

In this paper,we study a STM32F4 as the core of the bionic design and implementation of embedded mobile robot. Bionic robot based on color sensor TCS3200 contacts surface color data sending instructions,by the PWM wave to control the robot body tricolor LED color to achieve the surrounding color. Proven by a lot of experimental data,the bionic robot designed in this paper possesses the advantages of high stability and high accuracy,and bionic robot has completely independent behavior.     

转盘式多足仿生机器人的运动学分析及优化

为解决多足机器人控制系统复杂、加工装配困难的问题,设计了一种基于单自由度Jansen连杆机构的转盘式多足仿生机器人,并对其进行运动学分析和优化。首先,运用旋量理论对机器人的单条仿生机械腿进行自由度验证,并运用复数矢量法对仿生机械腿进行运动学求解,得到其足端运动轨迹方程及各关节的转动角度。然后,基于仿生机械腿足端的运动轨迹及其影响因素,分析了其优化方向。接着,提出了转盘式传动机构,并对仿生机械腿的转动关节和足端进行了优化,同时利用SolidWorks软件对转盘式多足仿生机器人的步态进行了时序分析。最后,制作了转盘式多足仿生机器人样机并分析了其在常规路况下的运动能力,验证了其可行性。结果表明,改变曲柄长度和机架水平倾角可优化多足仿生机器人的运动轨迹,使其更符合实际应用所需;转盘式传动机构与多条仿生机械腿的叠加,提升了机器人的环境适应性。研究结果为后续机器人系统的设计及工程应用提供了重要的理论依据。     

基于设计形态学的军事仿生机器人研究现状与进展

目的 对设计形态学在军事仿生机器人设计领域的研究现状进行梳理、归纳和分析,为设计服务于国防建设和军事装备提供思路和参考。方法 首先从设计形态学的内涵出发,结合仿生设计理论,详细解读设计形态学,如何能够通过融合多学科知识,来辅助新型军事仿生机器人研制;其次,根据军事仿生机器人作战域的不同,从陆地、水下和空中（间）军事仿生机器人3个方面展开,论述了国内外设计形态学助力军事仿生机器人发展的现状,归纳并阐述了不同类型军事仿生机器人设计的特点;最后,总结并分析了设计形态学在军事仿生机器人设计领域进行应用的发展趋势,对设计形态学助力军事装备的研究方法及研究重点进行了展望。结论 设计形态学是一种强调系统的理论体系,是融合仿生学方法的生物激励模式下的设计形态创新,能够有效地支持军事仿生机器人领域的融合创新。随着人工智能技术的不断发展,设计形态学在军事仿生机器人领域的应用将逐步向人机共融智能设计方向演化。     

应用于圆饼工件分拣的码垛机器人自适应积分滑模控制

目的 针对存在系统未建模特性和负载变化下码垛机器人关节空间轨迹跟踪控制的问题,设计一种基于结合时延估计技术与自适应积分滑模面的控制策略。方法 根据圆饼工件分拣需求,设计一款桌面式码垛机器人系统,推导机器人的运动学与动力学模型,给出关节空间轨迹规划算法,并基于无模型思想设计关节空间轨迹跟踪控制器。结果 利用雅克比伪逆法可反解出机器人的关节角;通过所提的轨迹规划算法能有效获得各关节运动轨迹;与PID控制器和积分滑模控制器相比,文中所提控制器具有较好的控制精度、较强抗干扰性和较高的鲁棒性。结论 仿真和实验结果表明,所设计的基于时延估计技术的自适应积分滑模控制器是合理的,能使得码垛机器人完成圆饼工件的分拣任务,具有一定的工程应用价值。     

连续碳纤维混合3D打印工艺及仿生腿性能研究

基于连续与短切碳纤维复合材料双喷头混合3D打印工艺原理,本文研究了连续碳纤维在实验样条中的排布方式,对3D打印中连续碳纤维的层间布局进行工艺规划,并应用于四足机器人仿生腿的制造,以增强四足机器人仿生腿的承载能力。根据不同工况下四足机器人仿生腿的受力分析及静力学仿真结果,得到仿生腿受力时理论应力集中部位,并由此设计承载力实验对仿生腿30°外展工况持续施加力至额定载荷;通过仿生腿在承载力实验中结构失效的部位与仿真时理论应力集中处的对照分析,证明了仿真结果的准确性。依据仿生腿侧面受力时结构失效的测试评估结果,对3D打印仿生腿中的连续碳纤维的布局进行合理工艺规划,在不增大连续碳纤维整体含量的条件下对应力集中部位进行选择性增强,可在提高3D打印性价比的同时使仿生腿的最大拉升强度提升至310 MPa,从而达到更优的承载作用。     

用磁流变阻尼器控制异构双腿机器人的仿真研究

介绍了磁流变阻尼器在异构双腿行走机器人中的新应用.首先给出了仿生腿选用MR阻尼器的依据,建立了修正的Sigmoid阻尼器模型;然后对阻尼器安装位置进行了优化;最后对BRHL进行了步态跟随优化及迭代学习控制仿真.结果表示,基于MR阻尼器控制的仿生腿能够很好的实现对人工腿的步态跟随,具有较好的仿人特性.     

基于可拓自适应理论的三轴并联机器人控制系统设计

为了提高并联机器人的轨迹跟踪控制精度,以平面二自由度并联机器人为研究对象,构建了一种可拓自适应控制器用于其控制系统中.利用自适应控制器善于处理不变和慢时变问题,可拓控制器善于处理时变和突变问题,将2种控制器的优点结合起来,设计了一种新型的可拓自适应控制器.仿真结果表明,可拓自适应控制器能较大地提高并联机器人关节位置精度和末端执行器的轨迹精度,能够满足机器人的控制要求.研究所得的方法和结论具有较强的通用性,对并联机器人的控制具有普遍的应用意义．     

欠驱动搬运机器人轨迹跟踪控制

目的为了解决欠驱动搬运机器人的中心和质心不重合的轨迹跟踪问题。方法建立非完整性约束的欠驱动机器人的运动学和动力学的模型,基于反步法控制策略生成新的虚拟反馈量,设计跟踪控制器,同时,利用自适应技术对具有不确定跟踪控制器的参数进行校正,通过Lyapunov理论验证控制器的稳定性。结果仿真实验结果表明,欠驱动搬运机器人的实际轨迹可以快速地跟踪期望轨迹,验证了基于反步法设计的跟踪控制器的可行性和有效性。结论设计的控制器能够使搬运移动机器人达到良好的轨迹跟踪效果,并且保证了控制器的自适应性。