1、本文是在國家自然科學(xué)基金“基于多控制面推進(jìn)的仿生機(jī)器魚機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與融合控制（60865004）”的支持下完成的。主要以鲹科魚類作為研究對(duì)象，圍繞仿生機(jī)器魚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、游動(dòng)姿態(tài)控制、路徑規(guī)劃、視覺算法、追蹤目標(biāo)物控制算法的研究等方面展開。針對(duì)多鰭機(jī)器魚的控制算法進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚在水中安全、機(jī)動(dòng)、快速躲避障礙物和追蹤目標(biāo)物，本文研究的主要內(nèi)容和成果有：
　　1、在對(duì)鲹科魚類二維穩(wěn)態(tài)游動(dòng)進(jìn)行仿生研究的基礎(chǔ)上，對(duì)多鰭機(jī)器魚的主體方案

2、進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面和控制結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)上：通過參考自然界魚類的形體特征，給仿生機(jī)器魚設(shè)計(jì)了殼體、胸鰭、背鰭、腹鰭和尾鰭結(jié)構(gòu)并通過機(jī)械加工技術(shù)把各部分連接成一個(gè)統(tǒng)一的整體?？刂平Y(jié)構(gòu)方面：基于仿生機(jī)器魚的用途，給仿生機(jī)器魚設(shè)計(jì)了無線通信模塊、攝像頭模塊、傳感器模塊、電源模塊、外圍接口模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊等硬件資源并對(duì)其電路進(jìn)行設(shè)計(jì)?；趯?duì)機(jī)器魚實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，給仿生機(jī)器魚設(shè)計(jì)了軟件監(jiān)控平臺(tái)來接收機(jī)器魚從水下傳來的各種信

3、息。
　　2、通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)的詳細(xì)介紹以及魚類在水下需要完成的任務(wù)，給仿生機(jī)器魚定義了多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括直行（STRAIGHT）、倒行（RETROACT）、懸停（STATIC）、減速（SLOW DOWN）、加速（QUICKEN）、左轉(zhuǎn)彎（LEFT-TURN）、右轉(zhuǎn)彎（TURN-RIGHT）、下潛（DESCEND）、上?。≧ISE）、平動(dòng)（HORIZON）10種基本運(yùn)動(dòng)，并對(duì)各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制的方法進(jìn)行了描述，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控

4、制方法的有效性。
　　3、以仿生機(jī)器魚的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為基礎(chǔ)，在仿生機(jī)器魚的頭部安裝了多種傳感器，并對(duì)傳感器的安裝位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后通過多傳感器融合技術(shù)與產(chǎn)生式規(guī)則對(duì)仿生機(jī)器魚的游動(dòng)路徑進(jìn)行了具體設(shè)定，其中包括：水下游動(dòng)規(guī)則、危險(xiǎn)碰撞度規(guī)則、上升下潛意愿度規(guī)則。
　　4、通過對(duì)仿生機(jī)器魚的尾部運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得出機(jī)器魚在水下游動(dòng)時(shí)尾部與障礙物之間存在一個(gè)危險(xiǎn)碰撞距離，基于仿生機(jī)器魚在水下避開障礙物后尾部與障礙物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系給仿生機(jī)器魚

5、尾部設(shè)定安全區(qū)域，從而解決機(jī)器魚躲避障礙物后尾部與障礙物的碰撞問題，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，仿生機(jī)器魚在水下躲開障礙物后尾部不與障礙物發(fā)生碰撞。
　　5、以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，ARM9為控制板設(shè)計(jì)了視覺追蹤算法，分別對(duì)圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)、圖像分割算法(設(shè)定閾值的方法)、圖像標(biāo)定算法以及視覺追蹤算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)編寫（關(guān)鍵代碼見附錄）。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了視覺追蹤算法的有效性。
　　通過本文的研究工作，希望在機(jī)器魚運(yùn)動(dòng)控制算法方面