基于嵌入式系統(tǒng)的機(jī)器魚及其遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、水下仿生機(jī)器人是目前世界上很多國(guó)家爭(zhēng)相投入的前沿技術(shù)領(lǐng)域，美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)家和地區(qū)在這一領(lǐng)域開展了大規(guī)模的研究，在魚體運(yùn)動(dòng)特征等方面取得了很多研究成果，各種仿真模型和運(yùn)動(dòng)實(shí)體相繼被設(shè)計(jì)和研發(fā)。隨著研究的不斷深入，對(duì)水下機(jī)器人的自主能力要求越來越高。本文以仿生機(jī)器魚為研究對(duì)象，著重提高其自主性能，設(shè)計(jì)了基于嵌入式系統(tǒng)的自主視覺機(jī)器魚及遠(yuǎn)程控制平臺(tái)。本文主要研究成果如下：
　　第一，通過對(duì)自主魚基本結(jié)構(gòu)的分析和控制原理的研究，完成

2、了自主魚各個(gè)部分的方案設(shè)計(jì)及論證，主要包括嵌入式主控系統(tǒng)，圖像采集與處理，自主魚無(wú)線通信系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，最后形成嵌入式自主機(jī)器魚的總體設(shè)計(jì)方案。
　　第二，完成了嵌入自主機(jī)器魚的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以ARM9主控系統(tǒng)為核心，外圍電路包括視覺模塊、圖像處理模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通信模塊、系統(tǒng)電源、充電電流和電池電壓檢測(cè)及過流保護(hù)、漏水檢測(cè)和紅外測(cè)距等。
　　第三，在嵌入式Linux環(huán)境下，采用多線程技術(shù)完成自主機(jī)器魚的軟件設(shè)計(jì)。這部分涉及

3、到上層軟件和底層驅(qū)動(dòng)，主要包括視頻數(shù)據(jù)的采集與傳輸、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)卡接口的設(shè)計(jì)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)和測(cè)距軟件設(shè)計(jì)等。
　　第四，自主機(jī)器魚的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?；诜律鷮W(xué)和智能控制，為自主魚設(shè)計(jì)了基于CPG的運(yùn)動(dòng)控制模型和多種運(yùn)動(dòng)模態(tài)，使其能夠在三維空間內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)，包括直游、后退、轉(zhuǎn)彎、上升和下潛等，并能夠在多種模態(tài)下實(shí)現(xiàn)平滑切換，最后基于紅外測(cè)距方法實(shí)現(xiàn)自主魚的避障。
　　第五，基于網(wǎng)絡(luò)的自主魚遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)。以