机器鱼2D仿真顶球策略研究

介绍了机器鱼水球比赛关键技术一顶球,并给出了几种常用方法.     

基于回摆模式的机器鱼顶球策略

为了提高机器鱼顶球的准确性和稳定性,从而加速将球顶向对方球门,提出了基于回摆模式的机器鱼顶球策略。在分析三种传统顶球方式的基础上,对头部顶球方式进行了改进,提高其稳定性。在此基础上融合其他顶球方式,充分综合其优势,克服各自的缺点,并结合齿轮法进行位姿调整,形成一个完整策略。经过实验验证,该策略大大提高了头部顶球的稳定性,顶球效率较高。     

基于嵌入式Linux自主鱼的设计及应用

该文以自然界中的盒子鱼为原型,设计了一款基于自主视觉的机器鱼,通过图像传感器采集水下图像信息并进行处理和识别,并根据识别结果做出决策控制自身运动。系统以S3C2440为核心,在嵌入式Linux环境下通过传感器采集各种有效信息,并控制舵机实现自身上升、下潜和转弯等三维运动。本文设计了一种针对自主鱼的水球比赛实验,实验结果显示,该系统具有较高的实时性和很好的灵活性。     

仿生鱼障碍越野项目策略

在国际水中机器人大赛2D仿真组“障碍越野”项目中,为了以最短时间内按照比赛规则完成比赛,根据机器鱼头部、身体和尾部的特点,该方案以角度函数、方向函数、点对点函数的动作策略,用方向函数控制方向,采用速度控制速度,使用点对点函数设计到点方案。实验结果表明,所提方案可以进行稳定精准地控制鱼的活动,从而完成较高难度的顶球活动。     

机器鱼在线功率检测系统设计与实现

水下仿生机器鱼由于其高效而灵活的水下运动而受到广泛关注.至今,人们对于水下机器人的研究主要集中在运动仿生以及动力学机理解释等方面,对于机器鱼的运动中的实时功率消耗研究还几乎空白.其中一个主要原因是水下机器人的功率消耗不能直接实时获得,因而提出了一个实时在线高速功率测量系统,通过该系统能够实现5000S/s的采样速率,获得精确的机器鱼在水中运动下的实时功率,从而为后期提高机器鱼游动效率的研究做基础铺垫.一系列实验证明了其对水下机器人的实时效率检测的有效性.此外,实现对机器鱼的功耗评估能够更好地为设计节能型水下航行器提供有力的指南.     

基于颜色与形状的自适应信息融合鱼目标跟踪

针对鱼目标的跟踪,提出一种基于颜色和形状的粒子滤波算法。该算法在颜色和形状的特征上分别建立模型,用来区分不同颜色和大小的鱼,在建立的形状模型中采用仿射变换解决鱼的部分形变问题,最后通过民主融合策略来提高算法的鲁棒性。运用鱼的运动模型进行了实验,结果表明,该方法有效的解决了鱼在较为复杂的背景下的平面旋转及部分遮挡的问题。     

一种小型双路水下电视驱动系统设计

针对核电站广泛应用的双路水下电视驱动系统存在体积大且重等不足,设计并实现了一种小型10路直流电机驱动系统,完成双路水下电视的所有动作驱动。驱动系统以C8051F340单片机为核心,通过USB模块接收上位机控制指令包。根据解码指令,系统利用SPI编程2块集成功率驱动芯片DRV8823实现6路电机驱动,通过PWM驱动2片DRV8412实现4路电机驱动。试验结果表明,该电机驱动系统可同时实现10路直流电机的有效驱动,应用于双路水下电视具有可靠性高、体积小和发热少等特点。     

基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现

本设计是基于OpenCV的管道巡检水下机器人的设计与实现,水下机器人通过所配备的OpenCV摄像头对水下管道进行探测,主要应用于对水下或海底管道的路线进行循迹,并且能够对外壁破损情况的检查以及清理附着的杂物。该设计的实现是应用OpenCV摄像头对所需巡检的管道进行探测,并将所探测到的图像反馈到STM32控制器中识别出管道的循迹路线,并通过驱动模块中的电机设计实现平稳的循迹以及转弯功能。最终通过水下机器人的循迹以及图像处理功能的设计将探测到管道外部轮廓的图像信息进行处理,突出外壁所存在的问题以及附着的杂物。本设计将水下机器人驱动模式与图像处理功能进行很好的结合与应用,从而实现对管道循迹的过程中管道外壁的收检测。     

机器鱼水球比赛中“非精确”策略的探析

策略在机器鱼水球比赛中起着至关重要的作用,本文以策略的编写为出发点,通过对机器鱼在水球比赛中路径的分析,结合机器鱼在比赛中的可能出现的实际情况,提出了一种新的策略,即＂非精确＂策略,接着对该策略进行了介绍,与其他策略进行了比较,并阐述了其优点。     

基于群智能和人工生命的群体行为动画仿真

为了更好地提高智能鱼在复杂动画中的应用,在分析自然鱼的感知、认知、运动和行为系统的基础上,研究并实现了简单的智能鱼动画。首先建立了虚拟环境下智能鱼的视觉感知模型和认知模型以及听觉模型,然后通过微粒群算法确定智能鱼的运动轨迹,模拟智能鱼的自由游动、捕食和躲避危险几种行为动作,最后经动画仿真,智能鱼具有集群、躲避鲨鱼的攻击、绕障碍物游动和觅食行为。经过仿真之后的动画效果有所优化,因此将微粒群算法应用到群体行为动画仿真中有一定的现实意义。     

机器鱼辅助水下考古实验研究

分析了水下考古对潜器的需求,从速度、机动性、与UUV的对比等方面阐述了SPC-II(Stability first, Propulsion secondary, Control the third)机器鱼水下作业的可行性,提出了基于盘旋下潜的机器鱼辅助水下考古实现方法．这种方法在实际考古中得到验证,弥补了SPC-II无法动力悬停的不足,并为下一步的研究提供参考．     

基于模糊PI混合控制的自主水下航行器推进系统

对转永磁无刷直流电机驱动对转螺旋桨主要应用在自主水下航行器推进系统中,通过调节对转电机转速就可以实现自主水下航行器速度的无级调节.在研究对转永磁无刷直流电机数学模型的基础上,提出一种外环转速环采用模糊PI混合控制,内环电流环采用PI控制的双闭环调速方法.仿真结果表明,与外环、内环均采用PI控制的双闭环调速方法相比,该方...     

水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理

仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一 ,它为研制高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路 .本文以鱼的脊椎曲线为研究对象 ,提出了一种新的鱼类推进机理——波动推进 ,分析了波动推进过程中的运动阻力 .通过鱼类游动观测实验和仿生机器鳗鱼的研制 ,验证了该理论的有效性     

仿真机器鱼双鱼协作过孔策略的研究

水中机器人受到水波动力及水下复杂环境等相关因素的影响,导致行为控制和多机器鱼之间协作完成任务成为难点。针对水中机器人大赛中的双鱼协作过孔项目,从仿真机器鱼控制及协作策略两方面对水中机器人的控制方法进行了研究。水中机器人控制采用基于目标区域的路径规划方法,克服了仿真机器鱼由于水波动干扰而无法准确到达目标点的问题。仿真机器鱼通过不断感知外界环境和自身位置,合理进行角色变换,从而有效地实现了协作带球过孔的任务。该算法在2011中国机器人大赛暨RoboCup公开赛水中机器人双鱼协作过孔项目中获得冠军。对仿真机器鱼控制及协作策略的研究,为日后实体水中机器人的控制研究提供了参考,具有重要意义。     

水下网箱破损检测用仿生机器鱼系统设计与研究

针对当前水下网箱破损检测机器人的水体扰动大、推进效率低问题,研制了一种仿生机器鱼系统,实现了低扰动、高效率的水下检测。首先,机器鱼采用身体/尾鳍式推进机理,建立多关节鱼体动力学和运动学模型。其次,设计开发了S形起动与游动策略、三层次螺旋层进式网箱破损检测策略。最后,对仿生机器鱼进行起动游动实验和避障实验。结果表明:该系统设计合理;机器鱼结构可靠、性能良好,最大游速为0.6 m/s,续航时间为3～4 h,成功应用于水下网箱破损检测和精准定位。     

基于微舵机控制的仿生鱼设计与实验分析

设计了微舵机控制的仿生鱼,结合鱼胸鳍和鱼尾鳍的配合动作,完成一系列的游弋动作。其中根据鱼类"波动推进理论"的游动机理,实现仿生鱼的前进、转弯运动;根据鱼类"胸鳍法理论"实现上浮、下潜运动;提出加减速游动方案,通过修改X值的方法,实现仿生鱼的加减速游。组装并进行水上模拟实验和水下实际实验,调试仿生鱼的各动作协调性,分析仿生鱼在水中的静态平衡和动态平衡问题。     

基于S7-200PLC系统的多管路水下取样设备设计

设计一种PLC和步进电机为核心的多管路水下取样设备,满足了多次取样并分瓶储藏样品的需要。通过西门子S7-200PLC STEP7MicrowinV4.0设计该机构的控制程序,并将红外遥控模块接至PLC的输入触点,利用PLC的输出控制直流泵取水,并控制步进电机及齿轮机构实现旋转分度,使得水样能够保存在不同的瓶中。经企业实践,该设备能实现预设功能,具有良好的经济与社会价值。     

水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理

仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一，它为研制高效、高机动性 和低噪声的水下运载器提供了新的思路．本文以鱼的脊椎曲线为研究对象，提出了一种新的 鱼类推进机理——波动推进，分析了波动推进过程中的运动阻力．通过鱼类游动观测实验和 仿生机器鳗鱼的研制，验证了该理论的有效性．     

一种基于PID算法的ROV运动控制研究

ROV(水下机器人)运动时往往表现出不确定性,其精确的数学模型难以建立,很难通过软件仿真确定PID的控制参数,作者采用数字PID算法,运用工程试凑法对PID控制参数进行整定,水下机器人的深度控制和高度控制采用垂直推进电机和水平舵机相结合的控制方式,航向控制采用水平推进电机控制方式;通过对某水下机器人的水库试验,整定出了比较优化的PID参数,试验结果表明了该方法的可行性和有效性,系统动、静态品质好。     

中科院宁波材料所开发仿鱼侧线水下机械传感器

<正>中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员、肖鹏副研究员开发了基于石墨烯/Ecoflex薄膜的仿鱼侧线水下机械传感器,能够感知水下生物游过时产生的波动,并通过调控自支撑复合薄膜的尺寸实现0.3～1.8 m的水下深度探测。2022年2月15日,相关论文发表在学术期刊《纳微快报》。从外观上看,这一水下传感器由两个圆柱形盖状PET拼接组装,总高度和直径均约为几厘米,体积较小。单个仿鱼侧线水下传感器总重量仅7 g左右。在测试中,