仿生机器鱼的水下探测和避障控制.pdfVIP

第36卷 第 1O期 合肥 工 业 大 学 学报 (自然科学版) Vo1．36No．10 2013年 1O月 JOURNALOFHEFEIUNIVERSITY OFTECHNOLOGY Oct．2013 仿生机器鱼的水下探测和避障控制 王 坤， 冯静安， 王卫兵 (石河子大学 机械电器工程学院，新疆 石河子 832000) 摘 要：文章提出了一种集成多红外测距传感器、GPS定位器、CMOS摄像头的仿生机器鱼，建立了仿生机器 鱼传感器网络，设计了机器鱼的机构组成和技术参数，制定了一种仿生机器鱼游动规则库和控制方法，定义了 10种机器鱼基本运动形式和几种转弯模式，使其在设定的游动规则中自主游动，主动避障，探测水下情况，实 验验证了其有效性。 关键词：避障；规则库；红外测距传感器；GPS定位器；仿生机器鱼 中图分类号：TP242．6 文献标志码 ：A 文章编号：1003—5060(2013)10—119005 Underwaterdetectionandobstacleavoidanceofbionicmachinefish WANGKun， FENGJing-an， WANGW ei-bing (CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ShiheziUniversity，Shihezi832000，China) Abstract：A bionicmachinefishintegratinginfrareddistancesensors，GPSlocator，CMOScamerasis putforward．RoboticfishsensornetworkiSestablishedandthecompositionofthefishandthetech— nologicalparametersareset．A kindofswimmingrulebaseandcontrolmethodofthebionicmachine fishiSdeveloped。andtenkindsofbasicmovementformsandseveralturningmodesofthefisharede— fined，whichmakesthefishautomaticallyswim ，activelyavoidobstacle，anddetectunderwatersitua— nts． tionbythedefinedswimmingrules．Thevalidityisverifiedbytheexperime ． Keywords：obstacleavoidance；rulebase；infrareddistancesensor；GPSlocator；bionicmachinefish 随着科技的进步，人们越来越关注水下世界， 依靠胸鳍波动实现推动的游动机器鱼，可实现前 特别是在能源和军事方面。由于人类身体 自身条 进、转向以及跟踪预定的轨迹l3J。美 国西北大学 件的限制很难完成一些特定任务，但是鱼类可以 M．Epstein等研究了依靠背鳍波动运动的裸背鳗 很轻松地完成。经过上亿年的进化，鱼类有很多 科鱼类 blackGhostknifefish，给出了长鳍波动推 无法比拟的优点，例如高机动性、低噪音、高速性 进装置的设计方案、运动机构的基本分析[4]。国 和水下隐蔽等，这些优点为人类在水下世界进行 内中国科学院自动化研究所针对具有机械胸鳍、 探索提供了一种新的思路。现今仿生机器鱼的研