图书介绍
智能制造与机器人理论及技术研究丛书 高机动仿生机器鱼设计与控制技术PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载
- 喻俊志，谭民，王硕著 著
- 出版社： 武汉：华中科技大学出版社
- ISBN：9787568027588
- 出版时间：2018
- 标注页数：197页
- 文件大小：26MB
- 文件页数：213页
- 主题词：仿生机器人－海洋机器人－设计；仿生机器人－海洋机器人－机器人控制
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图书目录
第1章 绪论1
1.1引言1
1.2仿生机器人简介3
1.3水下仿生机器人简介7
1.3.1鱼类生物学基础7
1.3.2水下仿生机器人的主要研究内容10
1.3.3水下仿生机器人的技术难点12
1.4国内外研究现状13
1.4.1机器鱼的研究现状13
1.4.2机器海豚的研究现状19
本章参考文献23
第2章 仿生鱼体波及鱼体形态学设计27
2.1引言27
2.2高效游动的必要条件28
2.3鱼体波设计28
2.4鱼体形态学设计30
2.4.1尾鳍及其对应鳍的生成34
2.4.2胸鳍与其对应鳍的生成35
2.4.3金枪鱼腹鳍的生成35
2.5鱼体波仿真36
2.6与Lighthill鱼体波的关系40
2.7应用与讨论41
2.8小结42
本章参考文献42
第3章 机器鱼二维高机动精准控制44
3.1引言44
3.2 C形起动的定义45
3.3 C形起动各阶段的设计45
3.3.1弯曲阶段46
3.3.2保持阶段49
3.3.3伸展阶段51
3.3.4精准转弯控制策略55
3.4定向游动55
3.5实验57
3.5.1三关节小型机器鱼原地转向实验59
3.5.2四关节大型机器鱼C形起动实验／61
3.5.3四关节中型机器鱼高速C形起动实验64
3.5.4四关节中型机器鱼S形起动与定向游动实验69
3.6讨论70
3.7小结72
本章参考文献72
第4章 基于仿生CPG的机器鱼运动控制74
4.1引言74
4.2仿生CPG模型75
4.2.1 Hopf振荡器的CPG模型75
4.2.2引入相位因子的C PG模型75
4.3基于Kane动力学模型的CPG参数优化77
4.3.1 Kane动力学建模77
4.3.2 CPG参数优化82
4.3.3仿真与实验83
4.4 CPG振荡器相位差对游动性能的影响86
4.4.1游动性能指标87
4.4.2一致相位差下的性能分析88
4.4.3非一致相位差下的性能分析89
4.4.4讨论91
4.5机器鱼倒游机动运动控制92
4.5.1倒游机动运动控制92
4.5.2实验结果96
4.6机器鱼直游、倒游运动学分析99
4.7小结101
本章参考文献102
第5章 机器鱼的三维机动转向控制105
5.1引言105
5.2机器鱼机构设计106
5.2.1偏航头部设计107
5.2.2多自由度胸鳍机构设计108
5.2.3多关节鱼体及尾鳍设计109
5.3基于CPG的多模态运动控制109
5.3.1 CPG网络拓扑结构110
5.3.2多模态运动控制110
5.4机器鱼S形起动运动控制113
5.4.1北美狗鱼S形起动分析113
5.4.2弯曲阶段设计114
5.4.3伸展阶段设计116
5.4.4实验与分析121
5.5机器鱼三维机动运动控制124
5.5.1偏航机动124
5.5.2俯仰机动125
5.5.3横滚机动127
5.6小结129
本章参考文献129
第6章 机器海豚俯仰及滚翻控制132
6.1引言132
6.2海豚推进机构133
6.3俯仰控制134
6.4前滚翻控制135
6.4.1前滚翻实验135
6.4.2前滚翻模型137
6.5后滚翻控制140
6.5.1后滚翻实验140
6.5.2后滚翻模型142
6.6复合滚翻运动142
6.7讨论144
6.8小结145
本章参考文献145
第7章 机器海豚跃水运动控制147
7.1引言147
7.2海豚跃水建模与分析148
7.2.1生物学特性148
7.2.2三阶段跃水模型149
7.2.3尾关节功率估算156
7.3机器海豚机构设计158
7.3.1总体设计158
7.3.2颈关节及头部设计162
7.3.3腰关节及躯干设计163
7.3.4尾关节及尾柄设计164
7.3.5胸鳍设计164
7.3.6背鳍设计／165
7.3.7尾鳍设计165
7.3.8平衡块设计165
7.4 攻角控制算法167
7.4.1攻角变化规律168
7.4.2关节角计算169
7.4.3快速游动反馈控制策略171
7.5转向及定向控制策略172
7.6跃水控制174
7.6.1俯仰控制方法174
7.6.2横滚控制方法177
7.6.3偏航控制方法177
7.6.4深度控制方法178
7.6.5 跃水控制方法178
7.7实验与讨论180
7.7.1游速测试与分析181
7.7.2跃水测试与分析183
7.7.3讨论188
7.8小结189
本章参考文献190
第8章 总结与展望192
8.1仿生机器鱼的特征和优势192
8.2仿生机器鱼的重点发展方向195