仿生機器魚三維仿真和協(xié)作策略的研究.pdf

1、隨著人們對水下世界的開發(fā)和探索，仿生機器魚在海洋資源開發(fā)、水下打撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖和軍事爆破偵察等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。仿生機器魚的三維仿真可以降低仿生機器魚的開發(fā)難度、節(jié)約開發(fā)成本，因此針對仿生機器魚的三維仿真研究有著重要的意義。仿生機器魚機械結(jié)構(gòu)和水環(huán)境比較復(fù)雜，使得仿生機器魚的三維仿真研究具有挑戰(zhàn)性。因具有群體智能的優(yōu)勢，多仿生機器魚協(xié)作控制也成為研究的熱點問題。 以已有的仿生機器魚機械模型為基礎(chǔ)，本文引入流體力學(xué)的理論體

2、系展開了仿生機器魚三維仿真和協(xié)作策略方法的研究： 首先介紹了仿生機器魚三維仿真及協(xié)作控制的研究背景和意義，介紹了國內(nèi)外相關(guān)的研究工作，并簡要介紹了論文的主要工作。 接著研究了在OpenGL中對SolidWorks設(shè)計的機械模型靜態(tài)三維建模的方法?；诹慵姍C輸出軸的中心軸尋找算法，實現(xiàn)了仿生機器魚的動態(tài)建模。建立了基于二維Navier-Stokes方程水的物理模型，改進了有限差分法求解水表面高度的遞推公式，使得水波紋的效

3、果更加真實、平滑。 然后基于牛頓-歐拉動力學(xué)方程，結(jié)合實驗中的結(jié)果，研究了仿生機器魚在虛擬水池中運動的三維仿真方法。充分考慮到機器魚和水環(huán)境的交互影響，在建立的水模型基礎(chǔ)上，研究了機器魚在水中攪動水波紋和球形浮體在水波中漂移搖蕩的三維仿真方法。 最后，基于機器魚水球比賽的高對抗性特點，研究了一種基于角色分配-動作綜合的比賽協(xié)作策略。比賽成績說明該方案提高了控制的魯棒性，簡化了動作執(zhí)行時的判斷條件，有著很好的移植性和修改性