機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制：仿生機(jī)器魚(yú)多模態(tài)運(yùn)動(dòng)CPG控制及優(yōu)化

第1章 緒論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 仿生機(jī)器魚(yú)主要研究?jī)?nèi)容 （2）
1.3 仿生機(jī)器魚(yú)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(diǎn) （4）
1.4.2 CPG控制方法 （5）
1.5 機(jī)器人CPG控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （7）
1.5.1 CPG原理在機(jī)器人控制領(lǐng)域的應(yīng)用 （7）
1.5.2 機(jī)器人CPG控制的國(guó)外研究現(xiàn)狀 （7）
1.5.3 機(jī)器人CPG控制的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 （10）
1.6 CPG數(shù)學(xué)模型 （13）
1.6.1 CPG模型簡(jiǎn)介 （13）
1.6.1 CPG生物學(xué)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(jīng)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(shí)現(xiàn)及未來(lái)發(fā)展 （21）
1.7.1 CPG控制的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) （21）
1.7.2 CPG控制的發(fā)展方向 （22）
本章參考文獻(xiàn) （24）
第2章 仿生機(jī)器魚(yú)本體設(shè)計(jì) （39）
2.1 引言 （39）
2.2 魚(yú)類(lèi)學(xué)基礎(chǔ) （40）
2.3 魚(yú)類(lèi)游動(dòng)的物理模型及特征參數(shù) （42）
2.4 魚(yú)類(lèi)游動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及優(yōu)化 （44）
2.4.1 魚(yú)類(lèi)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的簡(jiǎn)化 （45）
2.4.2 魚(yú)體波曲線方程的改進(jìn) （48）
2.4.3 仿生機(jī)器魚(yú)的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化 （48）
2.5 機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 （50）
2.5.1 水動(dòng)力學(xué)外形的設(shè)計(jì) （50）
2.5.2 重心和浮心的平衡 （51）
2.5.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大扭矩的估算 （51）
2.6 機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的數(shù)值仿真 （52）
2.7 仿生機(jī)器魚(yú)的設(shè)計(jì)步驟 （55）
2.8 仿生機(jī)器魚(yú)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （56）
2.8.1 偏航頭部設(shè)計(jì) （57）
2.8.2 多自由度胸鰭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （58）
2.8.3 多關(guān)節(jié)魚(yú)體及尾鰭設(shè)計(jì) （59）
本章參考文獻(xiàn) （59）
第3章 耦合CPG的機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)建模 （61）
3.1 引言 （61）
3.2 仿生機(jī)器魚(yú)動(dòng)力建模 （62）
3.2.1 仿生機(jī)器魚(yú)受力坐標(biāo)系建立 （62）
3.2.2 仿生機(jī)器魚(yú)受力分析 （64）
3.2.3 仿生機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)建模 （66）
3.3 耦合CPG的仿生機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)仿真 （69）
3.4 仿生游動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) （75）
本章參考文獻(xiàn) （76）
第4章 仿生機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)CPG控制 （78）
4.1 仿生機(jī)器魚(yú)CPG建模 （78）
4.1.1 神經(jīng)元振蕩器 （78）
4.1.2 仿生機(jī)器魚(yú)CPG模型 （82）
4.1.3 CPG模型參數(shù)調(diào)節(jié) （86）
4.2 仿生機(jī)器魚(yú)CPG控制游動(dòng)實(shí)驗(yàn) （90）
4.2.1 仿生機(jī)器魚(yú)樣機(jī)研制 （90）
4.2.2 CPG控制游動(dòng)實(shí)驗(yàn) （92）
本章參考文獻(xiàn) （98）
第5章 CPG反饋控制與多模態(tài)運(yùn)動(dòng) （100）
5.1 引言 （100）
5.2 CPG反饋控制方案設(shè)計(jì) （101）
5.3 CPG反饋控制建模與分析 （102）
5.3.1 CPG內(nèi)部耦合反饋信號(hào)建模 （102）
5.3.2 CPG輸出部耦合反饋信號(hào)建模 （105）
5.3.3 高層感覺(jué)反饋控制建模 （107）
5.4 運(yùn)動(dòng)模態(tài)選擇與切換控制 （110）
5.5 多模態(tài)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：機(jī)器海豚游動(dòng)實(shí)驗(yàn) （112）
5.5.1 機(jī)器海豚設(shè)計(jì)與樣機(jī)研制 （112）
5.5.2 機(jī)器海豚運(yùn)動(dòng)仿真 （113）
5.5.3 機(jī)器海豚多模態(tài)游動(dòng)實(shí)驗(yàn) （116）
5.6 多模態(tài)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：兩棲機(jī)器人實(shí)驗(yàn) （120）
5.6.1 兩棲機(jī)器人設(shè)計(jì)與樣機(jī)研制 （120）
5.6.2 兩棲機(jī)器人CPG控制建模 （122）
5.5.3 兩棲機(jī)器人水陸切換實(shí)驗(yàn) （127）
本章參考文獻(xiàn) （129）
第6章 仿生機(jī)器魚(yú)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(shí)現(xiàn) （131）
6.1.2 兩類(lèi)仿鲹科機(jī)器魚(yú)倒游運(yùn)動(dòng)控制方法對(duì)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(jié)與展望 （148）
7.1 總結(jié) （148）
7.1.1 仿生機(jī)器魚(yú)本體設(shè)計(jì)與樣機(jī)研制 （148）
7.1.2 仿生機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)建模 （149）
7.1.3 仿生機(jī)器魚(yú)CPG控制建模 （149）
7.1.4 CPG反饋控制與多模態(tài)運(yùn)動(dòng) （150）
7.1.5 仿生機(jī)器魚(yú)CPG控制優(yōu)化 （150）
7.2 仿生機(jī)器魚(yú)CPG控制展望 （151）
7.2.1 仿生機(jī)器魚(yú)機(jī)械本體-CPG-環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究 （151）
7.2.2 在線學(xué)習(xí)與環(huán)境適應(yīng)性研究 （151）
7.2.3 新材料、新結(jié)構(gòu)與CPG控制 （152）
7.2.4 CPG控制的工程設(shè)計(jì)方法 （152）