文献综述
1机器鱼侧线系统问题分析
1.1机器鱼应用场景精度要求不足
因为管道检测,船只失事,港口检测等情况下的水流绝大多数是快速、湍流和被物体阻挡的,所以急切需要微型、高效和可操纵的水下机器人,目前,人造水下机器人主要依靠超声波和视觉图像感知周围水环境信息,通常水下航行器是通过多普勒分析仪来感知水流信息,多普勒分析仪能测量全局水流速度,同时它的数值会被用到导航系统里面来补偿漂移,相对于水生物高密度分布的侧线系统,多普勒分析仪不能探测局部水流,同时多普勒分析仪相当昂贵,笨重的仪器还需要耗费大量的能量,不适合小型水下机器人使用。
1.2机器鱼定位单一化,缺乏创新
传统机器鱼多定位于推进模式、人工控制、传感检测的理论研究、性能验证的实验平台和原理样机。这种基于任务驱动和系统建模的设计方法由于功能模块间的串行组织结构缺乏鲁棒性和灵活性,使得机器鱼行为、位置、移动以及操作环境都是确定、预知的,对复杂环境和突发情况适应性差,不具备真正的“智能”。不能更好地模仿和再现鱼类这些特有的生理活动和行为,缺乏与机器鱼的研究和设计相结合,不能完全提高其自学习、自适应、自组织能力,使机器鱼成为具有“生命”活性的智能个体,也影响机器鱼研究的趋势。
1.3鱼类理论基础掌握不完全
机器鱼最主要挑战是水环境的不稳定性,高信号噪声和具有高分辨率和低噪声水平的传感器缺乏。目前,研究人员正在研制人工侧线传感器并构造人工侧线系统,这些传感器包括热线传感器、电容器、光电传感器和IPMC 传感器等。模仿鱼类侧线系统存在信息感知、机械设计、安装布局和建模控制等诸多问题,是需要长期不断从鱼类中研究,探索和发现有用的信息,将生物学上的侧线系统成功运用到实践中,综合侧线理论机制和机器人技术的发展,设计出人工侧线系统,这也是近些年科研人员研究的一个重点和难点。
2机器鱼模型的设计规划
2.1设计对象
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