[發明專利]一種基于三維模糊化處理的單體機器魚行為控制方法

有效

• 申請號: 201710349193.5
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107065563B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 郭樹理;韓麗娜;王稀賓;何昆侖;袁振兵;鄭凱;崔偉群;駱雷鳴;王春喜;黃劍武;李鐵嶺;郭芙蘇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中國人民解放軍總醫院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種基于三維模糊化處理的單體機器魚行為控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1初始化采樣時間、劃分水池區域以及頂球點位置為主的參數；

步驟2更新機器魚的位置、方向信息及環境信息，計算機器魚同頂球點的距離差和方向差，并判斷機器魚是否到達目標點，決定是否結束本方法；

步驟3根據步驟2機器魚的方向差，提取轉角，對機器魚進行方向控制，即決定調用轉彎模態還是速度策略；

步驟4：根據步驟2中距離差進行速度控制，設計機器魚的速度策略；

步驟5：將機器魚的轉角、速度值和采樣時間進行三維模糊化處理，轉化為不同的控制模式，通過無線方式發送給機器魚，轉步驟2。

2.根據權利要求1所述的一種基于三維模糊化處理的單體機器魚行為控制方法，其特征在于：步驟1，具體為：

步驟1.1初始化采樣時間ΔT；

步驟1.2將機器魚進行水下運動所處的水池區域劃分為區域1、區域2、區域3和區域4；

其中，區域1為進攻區PR(Pushing Region)；

區域2為上邊界區UBR(Upper Boundary of the Region)；

區域3為下邊界區LBR(Lower Boundary of the Region)；

區域4為射門區GR(Goal Region)；

每一個區域中都有一個球，球上有個黑點即是頂球點，稱為該區域中設定的頂球點坐標；

步驟1.3設定不同區域對應的頂球點坐標；

其中，對應于步驟1.2的不同水池區域設定的頂球點位置如下：

(1)向下頂球點：對應上邊界區UBR，設定的向下頂球點坐標為(b_pt.x,b_pt.y-r)；

(2)向右頂球點：對應進攻區PR，設定的向右頂球點坐標為(b_pt.x-r,b_pt.y)；

(3)向上頂球點：對應下邊界區LBR，設定的向上頂球點坐標為(b_pt.x,b_pt.y+r)；

(4)射門頂球點：對應射門區GR，設定的射門頂球點坐標為：(b_pt.x-rcos(b_to_g_dir),b_pt.y-rsin(b_to_g_dir))。

3.根據權利要求1所述的一種基于三維模糊化處理的單體機器魚行為控制方法，其特征在于：步驟2中，距離差，記為l；方向差，記為θ_e；步驟2，具體為：若(l＜δl)∩(θ_e＜δθ_e)，表明機器魚已經到達目標點，結束本發明所提策略；否則，轉步驟3；

其中，δl為距離絕對誤差，δθ_e為方向絕對誤差。

4.根據權利要求1所述的一種基于三維模糊化處理的單體機器魚行為控制方法，其特征在于：步驟3具體為：

步驟3.1獲取機器魚當前的方向差θ_e，并根據方向差與角度閾值的大小關系，進行如下操作：

其中，角度閾值，記為θ_f，其取值范圍為85到95度，優選的θ_f為90度；

3.1A獲取機器魚當前的方向差θ_e，如果|θ_e|＜θ_f，轉步驟4調用設計的機器魚速度策略；

3.1B若|θ_e|≥θ_f，則轉步驟3.2；

步驟3.2調用轉彎模態進行大幅度方向改變；

其中，轉彎模態，記為Mode1，具體為：

3.2A若θ_e＜-θ_f，機器魚進行左急轉彎，轉角為負60度到負30度，轉步驟4；

3.2B若θ_e＞θ_f，機器魚進行右急轉彎，轉角為30度到60度，轉步驟4。