基于人工側(cè)線的雙機(jī)器魚(yú)位置感知研究.pdf

1、側(cè)線系統(tǒng)是魚(yú)類重要的感知器官，魚(yú)類能夠通過(guò)側(cè)線系統(tǒng)對(duì)自身周圍水環(huán)境的壓力及流速進(jìn)行精確感知，從而辨別周圍的環(huán)境進(jìn)行地圖構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)交互學(xué)習(xí)、捕食、避敵等行為。雖然側(cè)線系統(tǒng)對(duì)于魚(yú)類感知周圍環(huán)境如此重要，但目前的水下航行器還沒(méi)有攜帶類似魚(yú)類側(cè)線器官的感知器—人工側(cè)線系統(tǒng)，因而研究人工側(cè)線系統(tǒng)具有重要的意義。本文以一款自主式仿生盒子魚(yú)（簡(jiǎn)稱自主魚(yú)）為平臺(tái)，在自主魚(yú)上集成人工側(cè)線系統(tǒng)，利用帶有人工側(cè)線系統(tǒng)的自主魚(yú)實(shí)現(xiàn)對(duì)自身周圍水壓力的感知，從而識(shí)

2、別與其鄰近的其他機(jī)器魚(yú)的相對(duì)位姿及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為群體水下機(jī)器人的相互感知提供了新的方式。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，介紹自主魚(yú)平臺(tái)。當(dāng)前大多數(shù)水下航行器都是采用螺旋槳推進(jìn)，本文中自主魚(yú)采用類魚(yú)游動(dòng)方式，利用尾鰭的擺動(dòng)獲得推進(jìn)力，其更加高效靈活。以自主魚(yú)為載體在自主魚(yú)上集成了人工側(cè)線系統(tǒng)，對(duì)自主魚(yú)中人工側(cè)線系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行調(diào)試，為人工側(cè)線的實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　其次，為了驗(yàn)證人工側(cè)線的功能，本文設(shè)計(jì)了人工側(cè)線的實(shí)驗(yàn)裝

3、置。人工側(cè)線以壓力傳感器為感知單元，自主魚(yú)在水中游動(dòng)的過(guò)程中由于水面波動(dòng)以及機(jī)器魚(yú)自身擺動(dòng)會(huì)對(duì)水流產(chǎn)生影響，因而其自身周圍環(huán)境復(fù)雜不利于數(shù)據(jù)的分析。基于這個(gè)原因本文設(shè)計(jì)了六軸輔助移動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，將機(jī)器魚(yú)固定在六軸移動(dòng)端，利用六軸帶動(dòng)機(jī)器魚(yú)在水槽中運(yùn)動(dòng)，使變量單一化便于去除復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)干擾因素。
　　最后，本文利用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)后方帶側(cè)線系統(tǒng)的自主魚(yú)對(duì)前方擺動(dòng)的自主魚(yú)進(jìn)行感知，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)獲得大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)MTALB對(duì)實(shí)