基于嵌入式系統(tǒng)的機器魚及其遠程控制平臺的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

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

2、了自主魚各個部分的方案設(shè)計及論證，主要包括嵌入式主控系統(tǒng)，圖像采集與處理，自主魚無線通信系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，最后形成嵌入式自主機器魚的總體設(shè)計方案。
　　第二，完成了嵌入自主機器魚的硬件系統(tǒng)設(shè)計。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)行機構(gòu)、通信模塊、系統(tǒng)電源、充電電流和電池電壓檢測及過流保護、漏水檢測和紅外測距等。
　　第三，在嵌入式Linux環(huán)境下，采用多線程技術(shù)完成自主機器魚的軟件設(shè)計。這部分涉及

3、到上層軟件和底層驅(qū)動，主要包括視頻數(shù)據(jù)的采集與傳輸、圖像處理、網(wǎng)絡通信系統(tǒng)、無線網(wǎng)卡接口的設(shè)計、舵機驅(qū)動和測距軟件設(shè)計等。
　　第四，自主機器魚的運動控制系統(tǒng)設(shè)計?；诜律鷮W和智能控制，為自主魚設(shè)計了基于CPG的運動控制模型和多種運動模態(tài)，使其能夠在三維空間內(nèi)靈活運動，包括直游、后退、轉(zhuǎn)彎、上升和下潛等，并能夠在多種模態(tài)下實現(xiàn)平滑切換，最后基于紅外測距方法實現(xiàn)自主魚的避障。
　　第五，基于網(wǎng)絡的自主魚遠程控制實驗平臺設(shè)計。以