二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法，用于解決現(xiàn)有機(jī)器魚控制方法精確度差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是該方法通過采集機(jī)器魚及其所攜帶目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)，建立極坐標(biāo)系。構(gòu)建力學(xué)模型，建立機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的運動學(xué)方程和動力學(xué)方程，確立控制參量與機(jī)器魚速度和角速度的關(guān)系，根據(jù)理想的攜帶目標(biāo)的狀態(tài)，生成優(yōu)化控制方法。并根據(jù)實驗得到最終的速度和角速度的最優(yōu)輸出值。該方法采用客觀精確的運動學(xué)方程，動力學(xué)方程確定約束條件，綜合考慮了運動快速性、穩(wěn)定性和精確性的要求，實時性好，精確程度高。
【專利說明】二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器魚控制方法，特別是涉及一種二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]仿生機(jī)器魚是通過模仿魚類的游動機(jī)理，實現(xiàn)水中作業(yè)的一種機(jī)器魚。它廣泛應(yīng)用于軍事偵察，海洋勘探，管道檢測，尋找污染源等方面，因此對仿生機(jī)器魚的研究有重要的意義。
[0003]文獻(xiàn)“基于坐標(biāo)變換的機(jī)器魚頂球算法，兵工自動化，2012，Vol.31(ll)，p73_79”在分析典型頂球算法的基礎(chǔ)上，考慮影響進(jìn)球的客觀因素，提出了一種基于坐標(biāo)變換的機(jī)器魚控制方法。該方法秉承以頭頂球為主的進(jìn)攻模式，最大限度地利用機(jī)器魚尾巴和身體擊球。根據(jù)機(jī)器魚、球以及對方球門的坐標(biāo)幾何位置關(guān)系設(shè)計動作決策機(jī)制，來選擇機(jī)器魚動作。大大提高了機(jī)器魚帶球進(jìn)攻的效率?；诖怂悸?，該文提出的新型頂球算法。部分解決了基本頂球算法運用于實際機(jī)器人水球比賽中存在的問題。文獻(xiàn)所述方法僅針對機(jī)器魚，球以及球門坐標(biāo)幾何關(guān)系進(jìn)行了動作決策設(shè)計，并沒有考慮實際情況下，魚與目標(biāo)之間的動力學(xué)問題，也無法保證機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的精確性。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的機(jī)器魚攜帶目標(biāo)方法尚未建立機(jī)器魚與目標(biāo)之間的動力學(xué)關(guān)系，未采取有效手段保證攜帶目標(biāo)的精確性，具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有機(jī)器魚控制方法精確度差的不足，本發(fā)明提供一種二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法。該方法通過采集機(jī)器魚及其所攜帶目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)，建立極坐標(biāo)系。構(gòu)建力學(xué)模型，建立機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的運動學(xué)方程和動力學(xué)方程，確立控制參量與機(jī)器魚速度和角速度的關(guān)系，根據(jù)理想的攜帶目標(biāo)的狀態(tài)，生成優(yōu)化控制方法。并根據(jù)實驗得到最終的速度和角速度的最優(yōu)輸出值。該方法采用客觀精確的運動學(xué)方程，動力學(xué)方程確定約束條件，綜合考慮了運動快速性、穩(wěn)定性和精確性的要求，實時性好，精確程度高。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法，其特點是采用以下步驟:
[0007]步驟一、以二自由度仿生機(jī)器魚魚體質(zhì)心為坐標(biāo)原點，以二自由度仿生機(jī)器魚魚體正方向為極軸正方向建立極坐標(biāo)系，確定平面極坐標(biāo)運動方程。
【權(quán)利要求】
1.一種二自由度仿生機(jī)器魚攜帶目標(biāo)的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、以二自由度仿生機(jī)器魚魚體質(zhì)心為坐標(biāo)原點，以二自由度仿生機(jī)器魚魚體正方向為極軸正方向建立極坐標(biāo)系，確定平面極坐標(biāo)運動方程；
【文檔編號】B63H1/36GK104002948SQ201410249934
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】史豪斌, 李小婷, 徐林程, 郭志巍 申請人:西北工業(yè)大學(xué)