基于表面肌电非负矩阵分解算法的鸽子机器人后肢运动控制策略研究

为了深入研究鸽子机器人运动控制神经机制,分析了自由运动状态和电刺激背侧丘间核状态下,鸽子后肢伸缩腿动作的肌肉协同性及相似性。采集后肢表面肌电信号进行预处理,通过非负矩阵分解算法分别将自由运动状态和电刺激背侧丘间核运动状态下的肌肉协同分解为肌肉贡献度矩阵和肌肉激活系数矩阵;然后使用皮尔逊相关系数计算相似性。结果表明,与自由运动状态相比,电刺激背侧丘间核时分解出的肌肉贡献度值更高,肌肉激活时间更早,激活时间更长,肌肉贡献度矩阵及激活系数矩阵的相似值更大。这说明在电刺激状态下,较多的肌纤维更早产生兴奋,肌肉更快、更强收缩,神经系统对协同肌的控制作用更强,使运动行为更加协调有序,从而能快速有效地产生强烈的行为反应以应对刺激。

海洋渔业选择性捕捞ROV艏向控制方法研究

为减少海洋渔业资源过度开发,文中设计一种海洋渔业选择性捕捞ROV,用于捕捞过程中对幼鱼和稀有鱼种的保护。依据海洋渔业选择性捕捞作业要求,采用Solidworks软件完成ROV机械结构的设计。ROV运动系统具有非线性和强耦合性,遇到水流的作用会变得更加不稳定。为提高ROV在捕捞过程中艏向运动的稳定性能,设计一种模糊PID控制器对ROV进行艏向控制。根据ROV运动特点建立空间运动坐标系和ROV艏向运动数学模型表达式,在PID控制基础上引入模糊控制对PID的3个参数进行在线调整;在Matlab/Simulink环境下创建PID控制器与模糊PID控制器仿真模型,使用两种控制器对ROV进行30°和90°的艏向控制对比仿真。仿真结果表明,模糊PID控制较PID控制超调量分别减少4°、10°,系统达到稳定状态的时间也更短,是一种高性能与稳定的ROV艏向控制方式。