用于避障研究的微型仿生機器魚三維仿真系統(tǒng).pdf

1、微型仿生機器魚因其具有體積小、驅(qū)動性能高、噪聲低、靈活性好和適應性強等諸多優(yōu)點,目前已成為機器魚研究領域的熱點問題。在其研究過程中,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維仿真系統(tǒng),扮演著重要的角色。它可以降低機器魚研發(fā)過程中的不可預見性和風險性以及研發(fā)的費用,縮短研發(fā)的周期。
　　 本文以實驗室自主開發(fā)的ICPF驅(qū)動的微型仿生機器魚為原型,開發(fā)了用于避障研究的微型仿生機器魚三維仿真系統(tǒng)。
　　 首先,研究了在OpenGI,中借助3DMa

2、x三維建模工具和PolyTrans文件格式轉(zhuǎn)換軟件建立機器魚靜態(tài)模型的方法。通過對機器魚尾鰭擺動特性的分析,得到了機器魚尾鰭擺動的離散方程,從而建立了機器魚的動態(tài)模型。使用OpenGL的清屏和霧化等渲染特效,最終建立了逼真的仿真環(huán)境。
　　 然后,實現(xiàn)了環(huán)境逼真、功能豐富的人機交互界面,為用戶提供了設置仿真環(huán)境、控制系統(tǒng)運行、多視角觀察等功能,滿足了用戶的不同需求。
　　 接著,提出了一種模擬紅外傳感器探測障礙物特性的虛

3、擬射線法。將機器魚和傳感器局部坐標系選為與三維仿真系統(tǒng)的世界坐標系一致,簡化了虛擬射線法探測障礙物時坐標變換的計算難度。并且提出了基于包圍球的球體類障礙物的探測方法和基于包圍盒的柱體類障礙物的探測方法,解決了仿真環(huán)境中不同類型障礙物探測難的問題。
　　 通過設計包含兩個轉(zhuǎn)角模糊控制器和一個速度模糊控制器的復合模糊控制器,決策機器魚的避障行為。由于該復合模糊控制器不需要建立仿真環(huán)境的模型,并且算法的復雜度低,因此,可以滿足機器魚避