自主游动仿生机器鱼的设计与控制
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第18-30页 |
| 1.1 研究背景 | 第18页 |
| 1.2 研究现状 | 第18-26页 |
| 1.2.1 水下推动理论探索阶段 | 第19-20页 |
| 1.2.2 机械传动结构模拟尾部阶段 | 第20-24页 |
| 1.2.3 新型材料驱动运动阶段 | 第24-25页 |
| 1.2.4 行为与智能控制阶段 | 第25-26页 |
| 1.3 本课题的研究方向、目标和任务 | 第26-27页 |
| 1.4 本研究的价值和意义 | 第27-28页 |
| 1.5 本论文的内容章节安排 | 第28-30页 |
| 第二章 鱼的游动机理与仿生对象选择 | 第30-44页 |
| 2.1 引言 | 第30页 |
| 2.2 鱼鳍的分类及作用 | 第30-31页 |
| 2.3 鱼类推进方式分类 | 第31-33页 |
| 2.4 本课题选取的仿生对象及原因 | 第33-34页 |
| 2.5 鱼体受力分析与运动分析 | 第34-35页 |
| 2.6 建立鱼的游动数学模型 | 第35-42页 |
| 2.6.1 巡航游动模型 | 第35-41页 |
| 2.6.2 快速转弯模型 | 第41-42页 |
| 2.7 本章小结 | 第42-44页 |
| 第三章 机器鱼结构设计与分析 | 第44-58页 |
| 3.1 引言 | 第44页 |
| 3.2 鱼头设计与分析 | 第44-46页 |
| 3.3 鱼尾设计与分析 | 第46-50页 |
| 3.3.1 电机+多级单连杆方案 | 第46-47页 |
| 3.3.2 电机+双连杆方案 | 第47-48页 |
| 3.3.3 电机+单连杆方案 | 第48-49页 |
| 3.3.4 本课题的方案——多舵机模块串联 | 第49-50页 |
| 3.4 鱼鳍设计与分析 | 第50-52页 |
| 3.4.1 尾鳍 | 第50-51页 |
| 3.4.2 胸鳍、腹鳍和背鳍 | 第51-52页 |
| 3.5 鱼皮与密封方案 | 第52-53页 |
| 3.6 鱼的整体设计 | 第53-56页 |
| 3.7 机器鱼静态实验与改进方案 | 第56-57页 |
| 3.7.1 实验结果与问题 | 第56-57页 |
| 3.7.2 改进方案与措施 | 第57页 |
| 3.8 本章小结 | 第57-58页 |
| 第四章 机器鱼感知、决策与执行模块设计 | 第58-76页 |
| 4.1 引言 | 第58页 |
| 4.2 感知模块 | 第58-62页 |
| 4.2.1 障碍检测——红外传感器模块 | 第59-60页 |
| 4.2.2 位姿检测——陀螺仪模块 | 第60-61页 |
| 4.2.3 漏水检测——湿度传感器 | 第61-62页 |
| 4.3 运动决策与控制模块 | 第62-68页 |
| 4.3.1 控制芯片——ARM S3C6410 | 第63-64页 |
| 4.3.2 嵌入式Linux系统 | 第64-65页 |
| 4.3.3 机器鱼驱动程序开发与编译 | 第65-66页 |
| 4.3.4 机器鱼应用程序开发与运行 | 第66-68页 |
| 4.4 运动执行模块 | 第68-74页 |
| 4.4.1 舵机及其选择 | 第68-70页 |
| 4.4.2 舵机的控制原理 | 第70-72页 |
| 4.4.3 舵机控制器 | 第72-74页 |
| 4.5 三大模块间通信 | 第74-75页 |
| 4.5.1 硬件连线示意图 | 第74页 |
| 4.5.2 通信协议及方式 | 第74-75页 |
| 4.6 本章小结 | 第75-76页 |
| 第五章 机器鱼的控制与三级游动策略设计 | 第76-86页 |
| 5.1 引言 | 第76页 |
| 5.2 低层控制——游动方式层 | 第76-79页 |
| 5.2.1 鱼的游动方式 | 第76-77页 |
| 5.2.2 低层控制实现方式 | 第77-78页 |
| 5.2.3 评估参数 | 第78-79页 |
| 5.3 中层控制——游动行为层 | 第79-82页 |
| 5.4 高层控制——智能学习层 | 第82-84页 |
| 5.5 本章小结 | 第84-86页 |
| 第六章 机器鱼游动实验与分析 | 第86-96页 |
| 6.1 引言 | 第86页 |
| 6.2 程序调试 | 第86-88页 |
| 6.3 机器鱼的评估参数及实验分析 | 第88-94页 |
| 6.3.1 机器鱼的尾部做周期性摆动 | 第88-92页 |
| 6.3.2 机器鱼的尾部做非周期性摆动时 | 第92-94页 |
| 6.4 本章小结 | 第94-96页 |
| 第七章 结论与展望 | 第96-102页 |
| 7.1 本机器鱼平台成本分析 | 第96页 |
| 7.2 实验结论 | 第96-97页 |
| 7.3 存在问题及解决方法 | 第97-99页 |
| 7.4 下一代改进方案 | 第99-100页 |
| 7.5 应用新技术 | 第100-102页 |
| 参考文献 | 第102-106页 |
| 附录 | 第106-118页 |
| 致谢 | 第118-120页 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 | 第120页 |
