機器人運動控制：仿生機器魚多模態(tài)運動CPG控制及優(yōu)化

第1章 緒論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 仿生機器魚主要研究內容 （2）
1.3 仿生機器魚的研究目的及意義 （3）
1.4 CPG及CPG控制方法 （4）
1.4.1 CPG及其特點 （4）
1.4.2 CPG控制方法 （5）
1.5 機器人CPG控制的國內外研究現(xiàn)狀 （7）
1.5.1 CPG原理在機器人控制領域的應用 （7）
1.5.2 機器人CPG控制的國外研究現(xiàn)狀 （7）
1.5.3 機器人CPG控制的國內研究現(xiàn)狀 （10）
1.6 CPG數(shù)學模型 （13）
1.6.1 CPG模型簡介 （13）
1.6.1 CPG生物學模型 （14）
1.6.3 遞歸振蕩器模型 （16）
1.6.4 相位振蕩器模型 （18）
1.6.5 CNN模型 （19）
1.6.6 Van der Pol神經元振蕩器 （20）
1.6.7 環(huán)堆棧模型 （20）
1.7 CPG控制的系統(tǒng)實現(xiàn)及未來發(fā)展 （21）
1.7.1 CPG控制的系統(tǒng)實現(xiàn) （21）
1.7.2 CPG控制的發(fā)展方向 （22）
本章參考文獻 （24）
第2章 仿生機器魚本體設計 （39）
2.1 引言 （39）
2.2 魚類學基礎 （40）
2.3 魚類游動的物理模型及特征參數(shù) （42）
2.4 魚類游動的運動學模型及優(yōu)化 （44）
2.4.1 魚類運動學模型的簡化 （45）
2.4.2 魚體波曲線方程的改進 （48）
2.4.3 仿生機器魚的設計參數(shù)優(yōu)化 （48）
2.5 機器魚設計中的幾個水動力學問題 （50）
2.5.1 水動力學外形的設計 （50）
2.5.2 重心和浮心的平衡 （51）
2.5.3 驅動電機最大扭矩的估算 （51）
2.6 機器魚運動學模型的數(shù)值仿真 （52）
2.7 仿生機器魚的設計步驟 （55）
2.8 仿生機器魚機構設計 （56）
2.8.1 偏航頭部設計 （57）
2.8.2 多自由度胸鰭機構設計 （58）
2.8.3 多關節(jié)魚體及尾鰭設計 （59）
本章參考文獻 （59）
第3章 耦合CPG的機器魚動力學建模 （61）
3.1 引言 （61）
3.2 仿生機器魚動力建模 （62）
3.2.1 仿生機器魚受力坐標系建立 （62）
3.2.2 仿生機器魚受力分析 （64）
3.2.3 仿生機器魚動力學建模 （66）
3.3 耦合CPG的仿生機器魚動力學仿真 （69）
3.4 仿生游動控制實驗 （75）
本章參考文獻 （76）
第4章 仿生機器魚運動CPG控制 （78）
4.1 仿生機器魚CPG建模 （78）
4.1.1 神經元振蕩器 （78）
4.1.2 仿生機器魚CPG模型 （82）
4.1.3 CPG模型參數(shù)調節(jié) （86）
4.2 仿生機器魚CPG控制游動實驗 （90）
4.2.1 仿生機器魚樣機研制 （90）
4.2.2 CPG控制游動實驗 （92）
本章參考文獻 （98）
第5章 CPG反饋控制與多模態(tài)運動 （100）
5.1 引言 （100）
5.2 CPG反饋控制方案設計 （101）
5.3 CPG反饋控制建模與分析 （102）
5.3.1 CPG內部耦合反饋信號建模 （102）
5.3.2 CPG輸出部耦合反饋信號建模 （105）
5.3.3 高層感覺反饋控制建模 （107）
5.4 運動模態(tài)選擇與切換控制 （110）
5.5 多模態(tài)運動實驗：機器海豚游動實驗 （112）
5.5.1 機器海豚設計與樣機研制 （112）
5.5.2 機器海豚運動仿真 （113）
5.5.3 機器海豚多模態(tài)游動實驗 （116）
5.6 多模態(tài)運動實驗：兩棲機器人實驗 （120）
5.6.1 兩棲機器人設計與樣機研制 （120）
5.6.2 兩棲機器人CPG控制建模 （122）
5.5.3 兩棲機器人水陸切換實驗 （127）
本章參考文獻 （129）
第6章 仿生機器魚CPG控制優(yōu)化 （131）
6.1 基于CPG的倒游控制 （131）
6.1.1 倒游控制實現(xiàn) （131）
6.1.2 兩類仿鲹科機器魚倒游運動控制方法對比 （132）
6.2 CPG模型收斂速度優(yōu)化 （138）
6.3 基于PSO的CPG控制優(yōu)化 （141）
第7章 總結與展望 （148）
7.1 總結 （148）
7.1.1 仿生機器魚本體設計與樣機研制 （148）
7.1.2 仿生機器魚動力學建模 （149）
7.1.3 仿生機器魚CPG控制建模 （149）
7.1.4 CPG反饋控制與多模態(tài)運動 （150）
7.1.5 仿生機器魚CPG控制優(yōu)化 （150）
7.2 仿生機器魚CPG控制展望 （151）
7.2.1 仿生機器魚機械本體-CPG-環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究 （151）
7.2.2 在線學習與環(huán)境適應性研究 （151）
7.2.3 新材料、新結構與CPG控制 （152）
7.2.4 CPG控制的工程設計方法 （152）