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.     

仿生机器鱼的动力学仿真

仿生机器鱼的研究受到各国越来越多的研究工作者的重视,并取得了一定的成果.本文着重研究了仿生机器鱼的尾鳍的动力学并建立了仿生机器鱼的运动模型,并对该模型进行了计算机仿真,研究探索了仿生机器鱼的前进速度与尾鳍摆角、摆动频率、摆动幅度之间的关系.     

仿生蝠鲼机器鱼BH-RAY3的研制及水力实验

通过对蝠鲼外形参数的设计和胸鳍变形机理的研究,研制了仿生蝠鲼机器鱼BH-RAY3。该机器鱼具有双柔性胸鳍,翼展620 mm,身长400 mm,最大航速1.09 DLS,外形阻力小,通过尾舵实现升降及转向。对BH-RAY3进行的水洞拖拽实验表明,随着拍动频率和幅度的增大,胸鳍推进力增大,在频率为1.0 Hz,幅度为24°时达到1.452 N;其次,对胸鳍被动变形形态的分析表明,柔性胸鳍同时产生0.25波长的弦向波和1个波长的展向波,与蝠鲼短波长、低频率的运动特点一致,验证了设计的合理性和可行性。     

水下仿生机器鱼的研究进展Ⅳ——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题,这是仿生机器鱼技术研究的一个新的方向,目前尚无人涉足.首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台,提出了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制,利用该实验平台,进行了多机器鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究.     

水下仿生机器鱼的研究进展IV——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题，这是仿生机器鱼技术研究的一个新的 方向，目前尚无人涉足．首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台，提出 了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制，利用该实验平台，进行了多机器 鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究．     

仿生机器鱼艏向摆动动力学仿真及分析

由尾鳍拍动产生侧向力导致的机器鱼的艏摇能够影响航行器的推进效率。该文首次运用Adamas软件埘北京航空航天大学机器人研究所“SPC—Ⅱ”仿生机器鱼进行了尾鳍受力分析和动力学仿真。从鱼体和尾鳍推进机构质阜比、拍动频率以及对尾鳍攻角的影响三个方面对仿真结果进行了分析,得出以下结论：随着鱼体和尾鳍推进机构质量比的增大以及频率的增大。艏摇不断减小;鱼体和尾鳍推进机构质量比小于78,没有出现共振现象;艏摇的存在会明显的衰减尾柄主臂和尾鳍攻角的角位移。     

用于避障研究的微型仿生机器鱼3维仿真系统

基于VC++6.0开发环境和OpenGL（open graphics library）国际图形标准,在Windows系统下开发了微型仿生机器鱼3维仿真系统。该系统可以降低用实体机器鱼进行机器鱼避障能力研究的成本和减少在研究过程中对实体机器鱼造成的损害。采用多边形建模的方法构建了虚拟微型仿生机器鱼模型,模拟了鱼类尾鳍的摆动。提出了一种模拟红外传感器探测障碍物的虚拟射线方法。并采用实时模糊决策算法设计了基于多传感器信息的复合模糊控制器,决策微型仿生机器鱼的避障行为。仿真实验表明,复合模糊控制器实时性好、效率高;无论是单个任意形状的障碍物还是多个连续障碍物,复合模糊控制器都能有效地引导仿生机器鱼避开障碍物,到达目标点。微型仿生机器鱼3维仿真系统为研究仿生机器鱼的自主避障能力提供了可靠、逼真、便利的平台。     

机器鱼的无半径转弯

在研究机器鱼机动性的情况下,建立了无半径转弯的运动学模型,该模型实现了机器鱼在改变方向时不影响位置的变化,最后通过水动力学分析和仿真实验验证这一理论是合理的.     

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。     

仿真机器鱼抢球大作战比赛策略的研究

针对北大机器鱼平台中“抢球大作战”项目控制量多,多机器鱼间协作及对抗性强,以及场地设置和比赛规则变化快等特点,设计一套灵活、有效,并且极具对抗性的多机器鱼控制策略,实现机器鱼之间的协作分工,最终赢得比赛的胜利.由于环境的复杂多变,为解决控制策略的优化,提出先将机器鱼进行角色分工,并依据场地中水球所在位置将场地进行区域划分,再依据时间将比赛进行阶段划分.最后综合考虑这三个因素,给出多机器鱼协作抢球的有效策略,并在“2012中国水中机器人大赛暨首届国际水中机器人公开赛”中取得一等奖的好成绩,充分验证了改进策略的稳定性和有效性.     

基于增强学习控制器的仿生水下机器人姿态镇定研究

仿生水下机器人是水下机器人领域的一个重要研究方向;利用增强学习控制器对仿生水下机器人的姿态镇定问题进行了研究;增强学习控制器主要由回报函数、学习样本数据库、神经网络、动作选择以及Q学习算法等模块构成,可通过直接与环境交互生成最优动作选择策略;镇定仿生水下机器人的偏航角姿态镇定的仿真试验表明,增强学习控制器在偏航角姿态镇定方面的性能较为理想;学习样本数据库的引入显著提升了增强学习控制器的姿态镇定性能;学习样本数据库的容量对学习性能存在较大影响。     

基于UNITY3D的水下机器人视景仿真方法

水下机器人的视景仿真在整个机器人的研制中占有非常重要的地位.一方面应用在水下机器人航行时,进行实时监控,显示机器人的姿态信息.结合海底信息,为操作员的操控提供了重要的辅助信息;另一方面也应用在测试阶段的仿真航行,它可以反馈海底的障碍信息,提供高程深度数据.本文针对水下机器人视景仿真的需要,设计了水下机器人的视景仿真方法...     

水下三维场景实时成像系统

针对目前水下三维声纳实时成像系统前端信号通道多、波束形成计算量大的问题,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的水下三维场景实时成像系统。采用FPGA阵列控制多路信号同步采样,优化波束形成算法对海量数据进行并行处理,同时利用嵌入式处理器PowerPC控制系统,最终由主控PC完成三维图像实时显示。实验结果表明,该系统能够在水下200m的范围内实现分辨率为2cm的三维成像,三维图像刷新率可达20帧／秒。     

三维几何造型系统工程图模块的设计

二维CAD支撑软件系统模型巳经处于成熟的阶段，作为集标准化、智能化为一体的面向图形设计与绘图的集成系统，巳具有良好的互操作性和伸缩性，为了秉承扩张其优点，讨论分析了二维CAD支撑软件系统和三维几何造型系统体系结构和数据结构，并在二维CAD支撑软件系统模型和流程控制机制基础上设计了实现三维几何造型系统中的工程图模块。     

基于最小类内方差的伪三维残差网络

作为一种提取视频时空特征的深度学习方法,伪三维残差网络(pseudo-3D residual net,P3D ResNet)利用SVM目标函数来驱动深度网络学习,这样该方法继承了SVM的不足——仅考虑了不同类别间的间隔,忽略了同类样本数据的分布信息.针对该问题,提出了基于最小类内方差的伪三维残差网络方法,不仅体现了大间隔原理,同时又利用了样本数据的分布信息.该方法首先使用P3D ResNet提取的特征向量计算类内散度矩阵;然后利用该矩阵构建了新的目标函数;最后通过新构建的目标函数来驱动P3D ResNet的学习.将该方法应用到行为识别领域,多个数据集上的实验结果表明,相比于传统的P3D ResNet,所提出的方法获得了更高的识别准确率,体现出了更好的泛化性能.     

商品化CAD软件中基于二维视图的三维重建模块的设计与实现

探索出一种符合工程技术人员思维方式的基于二维视图的三维重建方法,并在商品化软件Solid2000中作为一个模块实现．解决了三维重建中DWG文件的数据转换、视图分离及视图的BOX显示、特征生成、重建结果验证、曲线拟合等问题．该模块以交互和自动结合的方式进行,设计完整实用,充分利用了二维视图信息,提高了三维建模的速度．     

基于嵌入式系统的水下机器人航向控制

为了提高水下机器人工作的实时性和效率,以水下机器人的航向控制为对象,设计基于ARM9和Linux的嵌入式控制系统。     

基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

基于计算网格的机器人分布式仿真系统

基于计算网格技术,构建了机器人分布式三维图形仿真系统,经对PUMA 560工业机器人进行动力学仿真计算表明,计算网格技术提高了机器人三维图形仿真系统的计算能力．     

基于波浪能获取的多关节仿生机器鱼能源自给系统

为解决仿生机器鱼水下长期服役的能源瓶颈问题,提出利用波浪能摆动关节来发电的多关节仿生机器 鱼能源自给系统．根据随机波浪理论分析了海浪的频谱特性和获能潜力,设计了利用关节摆动发电的能源获取系 统,并建立该系统的机电模型．最后,通过仿真模拟和单关节摆动发电试验验证了该方法的可行性,为仿生机器鱼 水下长期服役的能源自给系统设计提供了参考．