基于仿生学和北斗技术的水质检测机器鱼研究与设计

针对常规水质检测方法,存在检测效率低、范围小的问题,提出以研制仿生机器鱼为平台的低成本水质检测方案。以鱼体结合尾鳍的BCF推进模式作为研究对象,分析鱼体波包络曲线的游动机理。运动学参数化计算研究BCF鱼体推进运动姿态,结合CFD流体分析优化机器鱼系统,搭建基于北斗系统BDS的导航定位和水质样本采集系统,并通过实验样机验证了机器鱼检测水质的可行性。

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 。

水下仿生机器鱼的研究进展II—小型实验机器鱼的研制

本文介绍了自行研制的一条小型实验机器鱼 .该机器鱼作为研究仿生机器鱼的流体力学性能的实验平台 ,具有刚性头部、5关节的柔性身体和月牙形尾鳍 ,采用无线遥控 .机器鱼体长 890 mm,水中最大速度为 2 0 cm/s,最大转弯角速度为 12 0°/ s,最小转弯半径为 4 0 cm.综合性能测试实验和 C形运动控制实验表明 。

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III——水动力学实验研究

作为仿生推进技术研究的一个主要环节 ,仿生机器鱼平台的实验测试研究具有重要的意义 .本文建立了一套比较系统完整的机器鱼水动力学定性观察 ,定量测量的实验环境 ,并进行了速度功率参数影响测定实验、鱼体流动显示实验和鱼体运动阻力测定实验 .

一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼

提出了一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼设计方案,着重解决了机器鱼摆动式推进的问题.在该方案中,应用曲柄摇杆原理,采用了特殊的四连杆摆动机构,结合柔性尾部实现了机器鱼的摆动式推进;巧妙应用了霍尔位置传感器,检测摆杆临界位置,实现了鱼尾位置判断,进而控制鱼尾来转向;研制了以气缸为压缩泵的气路沉浮机构作为'鱼鳔',能使机器鱼进行沉浮动作.实验显示这种机器鱼达到了预期的功能,在水下作业、军事侦察、娱乐等领域有一定的研究应用价值.

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(Stabilityfirst,Propulsionsecondary, Controlthethird)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.

两栖仿生机器鱼Ⅰ的建模及推进机构设计

仿生机器鱼技术为研发高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了一种方法。受两栖动物启发,完成了一种多模态仿生两栖机器鱼I的设计,并成功试制了样机。该两栖机器鱼能巧妙地利用转体机构实现仿鱼和仿海豚游动的结合,实现了二种运动模态的自由切换,其鳍肢/轮桨机构的引入不仅能使机器鱼在地面爬行或仿轮式运动,而且提高了水中运动的机动性。

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。最后综合号虑这三个因素,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SolidWorks与ANSYS的机器鱼壳体有限元分析

本文对机器鱼壳体进行三维建模,并用有限元结构性能分析的方法模拟并获取了机器鱼壳体在不同水深的应力分布数据,得到了壳体在不同水深下的变形结果,从而计算出壳体满足强度要求的最大水深,为进一步探讨机器鱼的结构强度和优化设计提供了支撑。

仿生扑翼型机器鱼驱动机构的设计

基于仿生学原理,模仿鸟类和昆虫飞行的翼和鱼的新月型尾鳍的推进机理,提出一种仿生扑翼型机器鱼的设计方案,利用机械、电子元器件或智能材料实现该机器鱼的水下复合推进,采用曲柄摇杆机构实现该机器鱼扑翼运动,具有运动形式简单、效率高、重量轻的特点;模仿鳢科加新月形尾鳍推进模式,使机器鱼的尾鳍简化为刚性的水翼,该水翼可做平动与绕自身轴摆动的复合运动;使用弹簧作为连接尾鳍与舵机的力传输元件,有效降低运动的能量损耗;在机器鱼尾部使用沉浮舵,由舵机旋转驱动拉杆产生倾覆力矩,在扑翼和尾鳍的推力作用下实现上浮和下沉。

仿生机器鱼的运动规律研究

仿生机器鱼技术为研究高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路,是近几年水下机器人领域的研究热点之一。基于仿生机器鱼的运动模型,研究了它的运动规律,并进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,尾鳍摆动频率和两关节相位差对推进速度有较大的影响。

多仿生机器鱼群体定位控制

研制了一种多微小型仿生机器鱼实验平台 ,对微小型机器鱼的游动速度、最小转弯半径和急转角度等机动性能进行了测试。在此基础上 ,进行了机器鱼水中定位控制的研究。由于水面波动和多机器鱼之间的相互干扰 ,机器鱼在水中的游动是一种高度的非线性问题 ,难以进行精确定位控制。提出了一种机器鱼自学习的算法 ,通过建立机器鱼行为信息数据库 。

扑翼型机器鱼的建模及实现

把昆虫和鸟类的翼在空中张合和鱼的胸鳍在水中摆动进行类比,结合水下扑翼型推进鱼的原型,提出一种仿生扑翼型机器鱼的设计方案,利用机械、电子元器件或智能材料加入扑翼飞行器实现机器鱼的水下复合推进。设计利用曲柄摇杆机构实现扑翼运动,使用弹簧作为连接胸鳍与舵机的力传输元件,有效降低能量损耗;在尾部的沉浮舵通过拉杆产生倾覆力矩,在扑翼和尾鳍的推力作用下实现上浮和下沉。实验证明,这种机器鱼实现了预期的扑翼形式。

水中机器鱼仿真系统中的伪3D绘制

关于水中机器鱼仿真系统设计问题,在二维仿真平台上,绘制具有碰撞特性和三维动态视觉效果的物体的技术实现比较难。因此,可结合仿真机器鱼比赛采用的2D仿真平台,提出鱼体关节的柔性体线建模和尾鳍相位变换等设计思想,采用GDI+技术,修复了平台原有的刚体建模导致的碰撞处理漏洞,为机器鱼仿真搭设了物理层映射到界面层的桥梁,有效减少了鱼体碰撞的穿越现象。实验证明,改进方法在实现三维效果方面可为水中机器鱼仿真系统优化提供支持。

基于802.11b与安卓手机操控机器鱼的研究

本文介绍了一种以"安卓智能手机"和"802.11b技术"为基础的新型机器鱼操控系统。该系统以安卓平台下的智能手机为操作平台,通过对手机端编写socket程序与802.11b模块建立无线通讯连接,经Wi-Fi转串口模块转码后将手机发出的控制指令传送给单片机,单片机在接收到控制指令后通过编程产生PWM波实现对舵机的控制,从而实现对机器鱼的操控。

两栖仿生机器鱼行为方式及其实现

以两栖四关节机器鱼为研究对象,详细说明了一般鱼类的行为方式及机理,并以此设计出新型摆动式柔性尾部的仿生机器鱼。该机器鱼依靠简单可靠、成本低廉的机构,较真实地模仿鱼的动作,实现了机器鱼在水中的灵活游动和沉浮等,具有推进方式简单、推进效率高、转弯半径小、噪声低等优点,为水下作业、水下探测等创造了条件。

仿鲹科类机器鱼的研制与实验

机器鱼的研究,为研制水下低噪声、高效、高机动性移动平台提供了一个可行的方向。鱼在水下的游动方式多种多样,文章对其中一种即鲹科鱼类的游动方式进行了分析研究,介绍了按此原理模仿研制的1条三节的机器鱼,并对实验结果进行了初步的分析。

基于网格算法的多仿生机器鱼协调游动控制

在多仿生机器鱼实验平台上,针对多仿生机器鱼按次通过水中一个狭孔的问题,进行了多机器鱼协调控制的初步研究。基于对实验场景视频图像的处理和识别结果,提出了一种多机器鱼游动路径规划的网格算法,实现了多条机器鱼之间无碰撞、无路径干涉的快速游动规划。

水下仿生机器鱼控制平台的研究

针对水下仿生机器鱼(简称机器鱼)实验以及应用等要求,结合图像识别、无线通信和人工智能等技术,设计了机器鱼控制平台。该控制平台通过HLS变换,二值化等算法,克服了图像出像麻点与光照不均等影响机器鱼控制的问题。通过对实验结果分析,进一步验证了该平台对机器鱼控制的正确性和有效性。该控制平台能为机器鱼的研究提供良好的环境。