【摘 要】
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随着机器人技术的发展,人们开始利用水下机器人探寻水下资源、进行水质监测。针对传统水下机器人存在噪声大、对环境影响大、定位不精准和避障不灵敏的问题,本文完成了一款三关节仿生机器鱼的设计、制作与测试。主要的工作如下:（1）完成了仿生机器鱼的外形以及机械结构设计。首先根据仿生学原理,以鱼类中的鲤科类草鱼为仿生对象,设计了一款外形类似草鱼的仿生机器鱼,由一对胸鳍和两个尾鳍控制机器鱼模拟鱼类的运动,通过胸鳍
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随着机器人技术的发展,人们开始利用水下机器人探寻水下资源、进行水质监测。针对传统水下机器人存在噪声大、对环境影响大、定位不精准和避障不灵敏的问题,本文完成了一款三关节仿生机器鱼的设计、制作与测试。主要的工作如下:（1）完成了仿生机器鱼的外形以及机械结构设计。首先根据仿生学原理,以鱼类中的鲤科类草鱼为仿生对象,设计了一款外形类似草鱼的仿生机器鱼,由一对胸鳍和两个尾鳍控制机器鱼模拟鱼类的运动,通过胸鳍上下摆动实现上浮下潜、通过胸鳍和尾鳍摆动不同的角度实现左右转向、通过尾鳍摆动实现直游。（2）针对水下卫星定位信号弱的问题,使用卫星和惯导系统同时定位,实现了仿生机器鱼的定位功能。提出的组合导航方法利用惯导系统短时间精度高且不受环境影响的特点,将卫星和惯性测量单元测量的导航信息进行卡尔曼滤波、得到最优估计的导航信息,从而使得机器鱼的定位精度更高、且不受外界环境影响。并且,对提出的组合导航方法进行了仿真测试及水下实验,实验结果表明:采用卫星和惯导组合定位以及卡尔曼滤波算法可以有效提高仿生机器鱼的定位精度及抗干扰的能力。（3）采用红外测距传感器获取障碍物的信息,提出将基于模糊控制的局部路径规划和基于粒子群算法的全局路径规划相结合的路径规划方法,并且进行了仿真测试和水下实验,实验结果表明所提出的方法可以实现机器鱼有效避障和最短路径规划。（4）提出一种远近距离相结合的无线通信方式,该方法可以在一个故障或掉电时另一个能够完整地保存数据。对提出的方法进行了水下通信实验,通过实验结果表明:使用该方法可以有效避免数据丢失和运动指令接收不及时的问题。（5）以STM32单片机为控制核心,完成了仿生机器鱼控制系统的软件设计,并进行了仿生机器鱼的整体测试,实现了仿生机器鱼的定位、运动模式控制、避障、无线通信等功能。
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