两类仿鲹科机器鱼倒游运动控制方法的对比研究

作     者：吴正兴 喻俊志 谭民 

作者机构：中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190 

基　　金：国家自然科学基金(61075102) 北京市自然科学基金(4102063,4122084)资助~~ 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2013年第39卷第12期

页      码：2032-2042页

摘      要：给出并比较了两类分别采用鱼体波动方程和中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)控制仿鲹科机器鱼倒游运动的方法.前者主要通过修改鱼体波动方程、颠倒机器鱼各个关节的控制规律来实现鱼体倒游;后者则基于CPG模型,产生各个关节的节律控制信号.基于CPG的倒游方法可进一步细分为两种:1)相位颠倒的CPG控制方法,即通过逆转CPG控制机器鱼直游的相位关系;2)相位–幅值颠倒的CPG控制方法,即通过逆转鱼体波的传播方向和摆动幅值来实现机器鱼倒游.文中针对这两大类、三种机器鱼倒游运动控制方法进行了分析、仿真和实验.实验结果表明:在相同参数配置下,采用相位颠倒的CPG控制方法产生的倒游速度最大,但游动对水的扰动也最大;而采用鱼体波倒游和相位–幅值颠倒的CPG控制方法时,两者产生的最大倒游速度相差不大,扰动较小.此外,采用鱼体波倒游方法在频率切换时会有抖动现象,需要设计专门的过渡函数来消除;而采用CPG模型的方法则可以实现平滑过渡.上述结果对提高水下游动机器人的机动性能具有重要的指导意义.

主 题 词：仿生机器鱼 倒游控制 中枢模式发生器 鱼体波 对比研究 

学科分类：0810[工学-土木类] 1205[管理学-图书情报与档案管理类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/sp.j.1004.2013.02032

馆 藏 号：203504515...