水中仿生机器人仿真控制平台研究与优化

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海洋占地球总面积的3/4,蕴藏着丰富的资源。对于人类社会,随着经济的发展,必然会越来越依赖于海洋。随着对海洋资源的勘察和开发越来越多,对水下勘探和运载工具的要求也越来越高,推动了水中仿生机器人的进一步发展,产生了模仿鱼类游动推进原理的水下机器人推进系统。而目前对于仿生机器鱼的研究主要集中在分析运动机理和研究机械结构上,由于MRDS机器人平台推出时间短,国内外的研究还存在很多空白和未知的领域,大量的企业级应用仍未公开,从而限制了该平台在工业机器人领域的广泛应用。本文成功地把MRDS控制平台和动态规划的运用到了机器鱼路径控制中,并且取得了很好的效果。首先介绍了课题的研究背景,分析了国内外的研究现状,并介绍了主要研究工作。接着介绍了 MRDS仿真平台的关键技术,包括基于MRDS的多线程库可以轻松的处理多传感器,多执行机构的软件控制问题,基于MRDS的实时物理引擎能轻松的进行实时通讯。然后介绍了水中仿生机器鱼控制平台主体架构设计,采用Client/server方式运行,集中式与分布式相结合的仿真模式。服务器端提供环境模型,并进行全局控制;客户端运行机器鱼程序、协调多机器鱼程序等,每条机器鱼就是一个独立控制的智能体,模拟鱼类游动控制。实验结果表明,该方法是有效的。针对机器鱼的特点,将其路径进行规划,并且得到在一定路径规划算法的优化上进行机器鱼对应的速度和方向的构建。然后向机器鱼发出相应指令,通过计算机对其进行控制,通过在机器鱼控制系统上的实验验证了该方法的有效性。本文设计、仿真过程及结果反映了仿生机器人仿真平台的侧重点和应用特性,验证了 MRDS做为工业机器人仿真平台的可行性;基于仿生机器人和机器人工具箱的联合仿真对多线程仿真、算法判定、优化系统设计具有一定的参考价值。
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