本文關鍵詞：仿生機器魚的運動行為分析及路徑規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：21世紀是人類開發(fā)利用海洋的新時代。海洋是一個巨大的資源寶庫,是最具有開發(fā)潛力的戰(zhàn)略空間。由于水下環(huán)境的未知性,能夠探測水下環(huán)境并且自主完成作業(yè)任務的仿生機器魚受到了國內外科學家的廣泛重視。仿生機器魚能很好地代替人類完成生物觀察、軍事偵察、海底地質地貌勘測等危險工作。然而這些工作的執(zhí)行,離不開機器魚的路徑規(guī)劃及控制。為此,文中對機器魚的路徑規(guī)劃方法進行了研究,并設計了用于避障研究的仿生機器魚三維仿真系統(tǒng)。文中結合國家自然科學基金項目(61165016)和青海大學高層次人才科研啟動專項資金項目(2012-QGC-10)深入開展了“仿生機器魚的運動行為分析及路徑規(guī)劃研究”的論文工作,主要對以下幾項內容進行了探索與研究:1、文中以湽科模式魚類為仿生對象,通過對湽科模式魚類游動機理的研究,設計了四自由度的尾鰭推進系統(tǒng),建立了四關節(jié)尾鰭推進模式的數(shù)學模型,并運用MATLAB仿真軟件對其進行運動行為分析。2、針對仿生機器魚的運動特點,文章設計了用于避障研究的仿生機器魚三維仿真系統(tǒng)。為了方便用戶控制和觀察機器魚的避障,建立了窗口框架,并設計了操作、顯示、不同角度觀察等功能。3、實現(xiàn)了地形、機器魚和障礙物的顯示。文中根據紅外傳感器探測障礙物的特性采用虛擬射線方法實現(xiàn)了虛擬傳感器的模擬。根據不同的障礙物類型歸納了兩種不同的障礙物探測方法。4、一定的障礙環(huán)境條件下,機器魚要能夠安全、無碰撞地到達指定位置,路徑規(guī)劃是必不可少的。文中詳細介紹了路徑規(guī)劃算法的實現(xiàn)過程,并設計了一個復合模糊控制器來決策機器魚的運動,其包括兩個轉角模糊控制器和一個速度模糊控制器。在開發(fā)的三維仿真系統(tǒng)中,對模糊算法進行了仿真驗證,仿真結果表明,該算法能有效地引導機器魚尋求一條可行路徑從起始點安全地到達目標位置。
【關鍵詞】：仿生機器魚 運動行為分析 三維避障仿真系統(tǒng) 模糊算法 路徑規(guī)劃
【學位授予單位】：青海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外仿生機器魚的研究與進展11-14
• 1.3 國內外仿生機器魚三維仿真的研究與進展14-16
• 1.4 仿生機器魚路徑規(guī)劃技術16-17
• 1.4.1 仿生機器魚路徑規(guī)劃技術研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 仿生機器魚路徑規(guī)劃技術發(fā)展趨勢17
• 1.5 本論文研究的主要內容17-19
• 第2章 仿湽科機器魚的運動行為分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 魚類的形體結構及推進機理19-23
• 2.2.1 魚類獨特的形體結構19-21
• 2.2.2 湽科模式推進機理21-22
• 2.2.3 湽科模式魚體波模型的建立22-23
• 2.3 機器魚的運動行為分析23-27
• 2.3.1 直線游動24
• 2.3.2 轉向游動24
• 2.3.3 上浮、下潛運動24-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 仿生機器魚三維仿真系統(tǒng)設計28-40
• 3.1 三維系統(tǒng)框架的構建28-32
• 3.1.1 用戶界面的構建28-29
• 3.1.2 開發(fā)環(huán)境的設置29-30
• 3.1.3 OpenGL框架的構建30-32
• 3.2 三維系統(tǒng)整體結構32-33
• 3.3 三維系統(tǒng)的功能實現(xiàn)33-39
• 3.3.1 操作和顯示功能的實現(xiàn)34-35
• 3.3.2 視圖功能的實現(xiàn)35-37
• 3.3.3 設置功能的實現(xiàn)37-39
• 3.4 本章總結39-40
• 第4章 系統(tǒng)三維場景及傳感器的模擬40-53
• 4.1 計算機圖形技術40
• 4.2 OpenGL圖形庫的主要功能40-41
• 4.3 三維場景的模擬41-45
• 4.3.1 機器魚的模擬42-43
• 4.3.2 地形的模擬43-45
• 4.4 傳感器的模擬45-47
• 4.4.1 傳感器的配置45-46
• 4.4.2 傳感器特性的模擬46-47
• 4.5 三維場景的顯示47-51
• 4.5.1 系統(tǒng)的坐標變換48-49
• 4.5.2 傳感器坐標與世界坐標的轉換49-50
• 4.5.3 傳感器探測點坐標與世界坐標的轉換50-51
• 4.6 障礙物的探測51-52
• 4.6.1 球體類障礙物的探測51-52
• 4.6.2 柱體類障礙物的探測52
• 4.7 本章小結52-53
• 第5章 仿生機器魚的路徑規(guī)劃研究53-65
• 5.1 模糊邏輯理論與模糊控制系統(tǒng)的介紹53-54
• 5.2 復合模糊控制器的設計54-61
• 5.2.1 模糊邏輯算法的實現(xiàn)54
• 5.2.2 復合模糊控制器的整體結構54-55
• 5.2.3 復合模糊控制器的設計55-61
• 5.3 仿真結果61-64
• 5.4 本章小結64-65
• 第6章 結論與展望65-66
• 6.1 全文結論65
• 6.2 未來工作展望65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 作者簡介71

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8 申功p，

本文編號：314493