[發(fā)明專利]一種多模態(tài)仿生拉線機器魚的CPG控制方法及機器魚

在審

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• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110937092A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 鐘勇;陳家泳;余炳寰;陳有棟;杜如虛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;G05B11/42
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

1.一種多模態(tài)仿生拉線機器魚的CPG控制方法，其特征在于，根據(jù)設定的魚體擺動幅度、魚體擺動頻率、魚體擺動偏移值、魚體擺動時間比輸入CPG模型計算得到一旋轉角度，并根據(jù)所述旋轉角度控制一個舵機驅動拉線機構來控制機器魚的游動。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多模態(tài)仿生拉線機器魚的CPG控制方法，其特征在于，所述CPG模型具體為：

α＝b+mcos(φ)

β＝b+msin(φ)

其中，b表示低級命令的偏移值，k_b表示偏移值增益的正常數(shù)，B表示所述魚體擺動偏移值，m表示低級命令的幅度，k_m表示幅度增益的正常數(shù)，M表示所述魚體擺動幅度，φ表示相位，R表示所述魚體擺動時間比，ω表示所述魚體擺動頻率，α表示所述旋轉角度，β為中間變量；

當所述CPG模型達到穩(wěn)定狀態(tài)時，b趨近于B，m趨近于M。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種多模態(tài)仿生拉線機器魚的CPG控制方法，其特征在于，實時獲取所述機器魚周圍的障礙物信息，根據(jù)所述障礙物信息查詢避障規(guī)則庫得到所述魚體擺動幅度、魚體擺動頻率、魚體擺動偏移值、魚體擺動時間比。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種多模態(tài)仿生拉線機器魚的CPG控制方法，其特征在于，還包括PID模型，實時獲取所述機器魚的偏航角，所述PID模型根據(jù)所述偏航角與目標偏航角的偏差實時調(diào)整所述魚體擺動偏移值以控制所述機器魚定向巡游。

5.一種機器魚，其特征在于，包括頭部(1)、尾部(2)以及若干個依次鉸接的關節(jié)(3)，所述頭部(1)與第一個關節(jié)(3)鉸接，所述尾部(2)與最后一個關節(jié)(3)鉸接；所述頭部(1)包括支架(4)、拉線機構，所述拉線機構包括安裝于所述支架(4)上的卷輪(5)、卷繞于所述卷輪(5)兩側的第一拉線(6)、第二拉線(7)，所述第一拉線(6)、第二拉線(7)的一端均固定連接所述卷輪(5)，所述第一拉線(6)、第二拉線(7)的另一端分別依次穿過所述支架(4)兩側、各關節(jié)(3)兩側并固定連接所述尾部(2)兩側，所述支架(4)上設有連接所述卷輪(5)的第一舵機(8)，所述支架(4)上設有電性連接所述第一舵機(8)的控制電路板(9)；所述控制電路板(9)實現(xiàn)如權利要求1-4任一所述的CPG控制方法。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種機器魚，其特征在于，所述頭部(1)的上下兩端分別設有彈性片(10)，位于上方的彈性片(10)依次連接各所述關節(jié)(3)上端、尾部(2)上端，位于下方的彈性片(10)依次連接各所述關節(jié)(3)下端、尾部(2)下端。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種機器魚，其特征在于，所述支架(4)的前端及兩側分別設有電性連接所述控制電路板(9)的障礙物感應器(11)。

8.根據(jù)權利要求5所述的一種機器魚，其特征在于，所述控制電路板(9)上焊接有慣性測量單元(IMU)。

9.根據(jù)權利要求5所述的一種機器魚，其特征在于，所述控制電路板(9)上焊接有無線模塊。

10.根據(jù)權利要求5-9任一所述的一種機器魚，其特征在于，所述頭部(1)還包括位于所述支架(4)兩側的胸鰭(12)，所述支架(4)上設有與所述胸鰭(12)連接的第二舵機(13)，所述第二舵機(13)電性連接所述控制電路板(9)。