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

第1章 緒論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 仿生機(jī)器魚主要研究內(nèi)容 （2）
1.3 仿生機(jī)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(diǎn) （4）
1.4.2 CPG控制方法 （5）
1.5 機(jī)器人CPG控制的國內(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控制的國外研究現(xiàn)狀 （7）
1.5.3 機(jī)器人CPG控制的國內(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)器魚本體設(shè)計(jì) （39）
2.1 引言 （39）
2.2 魚類學(xué)基礎(chǔ) （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(yùn)動學(xué)模型及優(yōu)化 （44）
2.4.1 魚類運(yùn)動學(xué)模型的簡化 （45）
2.4.2 魚體波曲線方程的改進(jìn) （48）
2.4.3 仿生機(jī)器魚的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化 （48）
2.5 機(jī)器魚設(shè)計(jì)中的幾個(gè)水動力學(xué)問題 （50）
2.5.1 水動力學(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)動電機(jī)最大扭矩的估算 （51）
2.6 機(jī)器魚運(yùn)動學(xué)模型的數(shù)值仿真 （52）
2.7 仿生機(jī)器魚的設(shè)計(jì)步驟 （55）
2.8 仿生機(jī)器魚機(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)器魚動力學(xué)建模 （61）
3.1 引言 （61）
3.2 仿生機(jī)器魚動力建模 （62）
3.2.1 仿生機(jī)器魚受力坐標(biāo)系建立 （62）
3.2.2 仿生機(jī)器魚受力分析 （64）
3.2.3 仿生機(jī)器魚動力學(xué)建模 （66）
3.3 耦合CPG的仿生機(jī)器魚動力學(xué)仿真 （69）
3.4 仿生游動控制實(shí)驗(yàn) （75）
本章參考文獻(xiàn) （76）
第4章 仿生機(jī)器魚運(yùn)動CPG控制 （78）
4.1 仿生機(jī)器魚CPG建模 （78）
4.1.1 神經(jīng)元振蕩器 （78）
4.1.2 仿生機(jī)器魚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CPG控制游動實(shí)驗(yàn) （90）
4.2.1 仿生機(jī)器魚樣機(jī)研制 （90）
4.2.2 CPG控制游動實(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 （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(yùn)動模態(tài)選擇與切換控制 （110）
5.5 多模態(tài)運(yùn)動實(shí)驗(yàn)：機(jī)器海豚游動實(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)動仿真 （113）
5.5.3 機(jī)器海豚多模態(tài)游動實(shí)驗(yàn) （116）
5.6 多模態(tài)運(yùn)動實(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 兩類仿鲹科機(jī)器魚倒游運(yùn)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(jié)與展望 （148）
7.1 總結(jié) （148）
7.1.1 仿生機(jī)器魚本體設(shè)計(jì)與樣機(jī)研制 （148）
7.1.2 仿生機(jī)器魚動力學(xué)建模 （149）
7.1.3 仿生機(jī)器魚CPG控制建模 （149）
7.1.4 CPG反饋控制與多模態(tài)運(yùn)動 （150）
7.1.5 仿生機(jī)器魚CPG控制優(yōu)化 （150）
7.2 仿生機(jī)器魚CPG控制展望 （151）
7.2.1 仿生機(jī)器魚機(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）