本项目围绕仿生水下推进器仿生神经网络控制方法开展研究,完成了鱼类生物推进器观测、仿生神经网络控制系统设计、仿生水下推进器实验验证等研究工作。首先,设计研制了双视角和三维同步成像实验观测系统,选取波动鳍方式推进的弓鳍目鱼类"尼罗河魔鬼"和身体尾鳍方式(BCF)推进的淡水大白鲨作为实验样本,结合国内外研究成果,开展了运动学观测、肌电信号测量和神经生理学实验与分析,对鱼类生物推进器的形态特征、动力学特性、控制特性及其中枢神经控制系统控制机理进行了研究。采用计算流体力学方法进行了仿生水下推进器推进的流体力学仿真实验和动力学分析。其次,设计完成了一种神经元数量少、动力学特性优异的新型人工神经元振荡器,以该振荡器为核心单元构建完成了模仿生物中枢模式发生器群(CPGs)机理的仿生神经网络控制系统,设计实现了仿生水下推进器各种运动状态的控制策略。最后,研制完成了仿生水下推进器试验装置,对控制系统的有效性和控制性能进行了试验验证。研究结果表明该方法能够实现仿生水下推进器的灵活、高效的起动、巡航、停止等运动状态,使得不但从外形特征而且从运动状态、控制特性都更加接近,初步实现了"形似"到"神似"的进步。
英文主题词bionic; underwater propulsor; neural network; central Pattern generators; control