检索历史 清除

摘要从上世纪七十年代开始，因为微电子和计算机技术的全面发展，机器人技术产业蓬勃兴起，对于机器人的研究也进入了一个全新的阶段。其中，多机器人协作问题已成为智能机器人研究范畴内的重点研究对象。然而二十一世纪的人类正面临着人口、环境和资源三大问题，因此，对于海洋资源的探索与开发当为首选，机器人技术也必将向着多水下机器人协作的智能方向发展。<br>　　仿生机器鱼是按照鱼类游动的推进机理，结合微电子器件和新型材料技术以及水动力学知识成功实现机器人在水中推进游动的一种机械装置。仿生机器鱼的研究在理论方面具有很高的研究意义，同时在海洋能源勘探、寻找新物种、军事侦察等方面具有广阔的应用前景。可是单个机器鱼的活动领域和能力是非常有限的，而仿生机器鱼以后会在复杂的水下环境中进行能源勘探、海下管道探伤和军事侦察等重要任务，因此针对机器鱼群体开发高效、高灵活性、高鲁棒性的协作控制方法是一个重要的研究方向。本课题中的多仿生机器鱼协作系统即是结合机器鱼水球比赛的任务要求进行研究与开发的。<br>　　本文以多机器人系统为背景，以一类微小型仿生机器鱼为对象，主要阐述了仿生机器鱼的结构、运动原理以及多仿生机器鱼协作控制平台的软硬件结构。平台选择面向任务的结构，系统涉及图像实时识别与处理、实验数据实时记录与回放、实验环境数据设置等多种功能，以及友好的图形用户界面和较强的普适性。此外，结合动态水环境的特点和仿生机器鱼水的游动机理，以及机器人所要解决的问题和面临的任务，通过对几种典型的队形控制方法进行比较，最后结合基于行为的控制方法，提出了一种基于状态选择动作的控制算法，并基于此平台成功进行了多条仿生机器鱼合作推圆盘的实验。最后，在多仿生机器鱼协作控制系统的基础上，设置了一个对抗性比赛的任务—机器鱼水球比赛，为多水下机器人协作系统的研发提供了一个通用性强、扩展性好的实验平台。通过机器鱼水球比赛能够更好地促进水下机器人合作研究方面的理论和技术交流并进而取得共同进展。