用于避障研究的微型仿生機(jī)器魚三維仿真系統(tǒng).pdf

1、微型仿生機(jī)器魚因其具有體積小、驅(qū)動(dòng)性能高、噪聲低、靈活性好和適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),目前已成為機(jī)器魚研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。在其研究過程中,利用虛擬現(xiàn)實(shí)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(jī)器魚研發(fā)過程中的不可預(yù)見性和風(fēng)險(xiǎn)性以及研發(fā)的費(fèi)用,縮短研發(fā)的周期。
　　 本文以實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的ICPF驅(qū)動(dòng)的微型仿生機(jī)器魚為原型,開發(fā)了用于避障研究的微型仿生機(jī)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(jī)器魚靜態(tài)模型的方法。通過對(duì)機(jī)器魚尾鰭擺動(dòng)特性的分析,得到了機(jī)器魚尾鰭擺動(dòng)的離散方程,從而建立了機(jī)器魚的動(dòng)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(shí)現(xiàn)了環(huán)境逼真、功能豐富的人機(jī)交互界面,為用戶提供了設(shè)置仿真環(huán)境、控制系統(tǒng)運(yùn)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(cè)障礙物特性的虛

3、擬射線法。將機(jī)器魚和傳感器局部坐標(biāo)系選為與三維仿真系統(tǒng)的世界坐標(biāo)系一致,簡化了虛擬射線法探測(cè)障礙物時(shí)坐標(biāo)變換的計(jì)算難度。并且提出了基于包圍球的球體類障礙物的探測(cè)方法和基于包圍盒的柱體類障礙物的探測(cè)方法,解決了仿真環(huán)境中不同類型障礙物探測(cè)難的問題。
　　 通過設(shè)計(jì)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)角模糊控制器和一個(gè)速度模糊控制器的復(fù)合模糊控制器,決策機(jī)器魚的避障行為。由于該復(fù)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(fù)雜度低,因此,可以滿足機(jī)器魚避