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胸鳍推进型机器鱼的CPG控制及实现
  • ISSN号:1002-0446
  • 期刊名称:《机器人》
  • 时间:0
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室,北京100190, [2]山东建筑大学信息与电气工程学院,山东济南250101
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(60635010,60775053);国家863计划资助项目(2007AA042202).
中文摘要:

结合仿生游动机理,针对胸鳍推进型机器鱼提出了一种基于中枢模式发生器(CPG)的运动控制方法.该模型采用一类振荡频率和幅值可以独立控制的非线性微分方程作为其神经元振荡器模型,通过最近相邻耦合的方式,对n个这样的神经元振荡器进行耦合,构建了仿生机器鱼的CPG嘲络模型.证明了此模型单个神经元振荡器的极限环的存在性、唯一性及稳定性.往此基础上,通过对胸鳍推进的运动学分析,导出机器人直游、倒游、胸鳍一尾鳍协调运动等多种模式的运动控制方法.仿真及实验结果验证了此中枢模式发生器模型的可行性与所提控制方法的有效性.

英文摘要:

This paper presents a central pattern generator (CPG) based locomotion control method for a pectoral-fin propelled robotic fish with considering the bio-inspired swimming mechanism. A nonlinear differential equation is employed as the model of neural oscillators, in which undulation frequency and amplitude can be modulated independently. With nearestneighbor coupling connections, the CPG network model is constructed by coupling n such neural oscillators. The existence, uniqueness and stability of the limit cycle of its neural oscillator are proved. Based on the kinematic analysis of pectoral-fin based propulsion, the control methods of swimming forward and backward as well as pectoral-fin and body-caudal-fin coordination motion for the robotic fish are derived. Simulations and experimental results validate the feasibility of the CPG model and the effectiveness of the proposed control methods.

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期刊信息
  • 《机器人》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院沈阳自动化研究所
  • 主编:王越超
  • 地址:沈阳市南塔街114号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:jqr@sia.ac.cn
  • 电话:024-23970050
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0446
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1137/TP
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊(2000年)
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11997