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仿生机器鱼高效与高机动控制的理论与方法

发布日期: 2017- 12- 20 字体:[ ]

获奖项目:仿生机器鱼高效与高机动控制的理论与方法

主要完成人:谭民(中国科学院自动化研究所),侯增广(中国科学院自动化研究所),喻俊志(中国科学院自动化研究所),程龙(中国科学院自动化研究所),王硕(中国科学院自动化研究所)

推荐单位:中国科学院

获奖等级:国家自然科学奖二等奖

项目简介:

鱼类历经千万年的进化,适应了复杂的水下环境,形成了高效率、高机动性、低噪声的游动推进运动模式。本项目深入研究如何将鱼类游动推进模式引入仿生机器鱼的设计与控制,提出了仿生机器鱼建模与控制的理论和方法,为高效、低噪、节能、高机动性的水下运载器的研发提供了理论基础。项目的主要成果包含:

1.提出了包含形变描述和线密度描述的“基波”概念,建立仿生机器鱼的鱼体波模型,形成多关节仿生机器鱼稳定游动推进的控制方法体系,实现了仿生机器鱼的高效、稳定的游动。

2.提出了基于C曲线的动态轨迹法来实现仿生机器鱼的高机动转弯运动,构建了仿生机器鱼三维空间复杂机动运动的智能控制方法,验证了仿生机器鱼浮潜、定深、快速起动、急转弯、转向等运动控制和仿生机器海豚滚翻运动和跃水运动。

3.提出了仿生机器鱼的多连杆机构优化指标设计方法和基于神经网络的机构优化方法,通过机构优化有效提升了仿生机器鱼游动性能。

4.建了基于局部信息感知和有限通讯的多仿生机器鱼协作框架和协调机制,实现了多仿生机器鱼协作编队、搬运、监控等作业。

该项目的8篇代表作均发表在机器人和自动控制领域公认的国际刊物上,代表作SCI他引485次,引文作者来自美国麻省理工大学、哈佛大学,英国帝国理工大学等,包含30余位IEEE Fellow。项目获授权发明专利30项,多项知识产权已经进行了成果转化。研制的仿生机器鱼系统被国内外多所大学和研究机构采用,用于其教学和科研工作。同时仿生机器鱼也在北京雁栖湖、青海玉树禅古水库等地开展水质监测等应用研究。该项目也培育了多名学术骨干,项目组成员先后获得国家杰出青年基金、国家优秀青年基金资助,培养的研究生也获得北京市优秀博士学位论文和中国科学院优秀博士学位论文。

 

 

 

 


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