导语

  

内容提要

  

    喻俊志、谭民、王硕著的《高机动仿生机器鱼设计与控制技术(精)》围绕仿生机器鱼的高机动运动，结合仿生技术和智能控制方法，对仿生机器鱼的研制过程和机动控制进行了系统阐述，主要包括六方面内容：仿生鱼体波及鱼体形态学设计、机器鱼二维高机动精准控制、基于仿生CPG的机器鱼运动控制、机器鱼的三维机动转向控制、机器海豚俯仰及滚翻控制、机器海豚跃水运动控制。本书的每一章对所用机器鱼及机器海豚的平台研制、算法实现及实验验证均进行了详细介绍。各部分的内容既相互联系又相互独立，读者可根据自己的需要选择学习。
    本书内容全面、系统、新颖、实用，不仅适用于普通高等院校信息科学、自动化、机电工程及相关专业的研究生、本科生及专科生的机器人学习课程，也可作为广大致力于机器人研究的科研人员和技术工作者了解水下仿生机器人基础知识及关键技术的参考资料和辅助读物。

第1章 绪论
  1.1 引言
  1.2 仿生机器人简介
  1.3 水下仿生机器人简介
    1.3.1 鱼类生物学基础
    1.3.2 水下仿生机器人的主要研究内容
    1.3.3 水下仿生机器人的技术难点
  1.4 国内外研究现状
    1.4.1 机器鱼的研究现
    1.4.2 机器海豚的研究现
  本章参考文献
第2章 仿生鱼体波及鱼体形态学设计
  2.1 引言
  2.2 高效游动的必要条件
  2.3 鱼体波设计
  2.4 鱼体形态学设计
    2.4.1 尾鳍及其对应鳍的生成
    2.4.2 胸鳍与其对应鳍的生成
    2.4.3 金枪鱼腹鳍的生
  2.5 鱼体波仿真
  2.6 鱼体波的关系
  2.7 应用与讨论
  2.8 小结
  本章参考文献
第3章 机器鱼二维高机动精准控制
  3.1 引言
  3.2 C形起动的定义
  3.3 c形起动各阶段的设计
    3.3.1 弯曲阶段
    3.3.2 保持阶段
    3.3.3 伸展阶段
    3.3.4 精准转弯控制策略
  3.4 定向游动
  3.5 实验
    3.5.1 三关节小型机器鱼原地转向实验
    3.5.2 关节大型机器鱼C形起动实验
    3.5.3 关节中型机器鱼高速C形起动实验
    3.5.4 关节中型机器鱼S形起动与定向游动实验
  3.6 讨论
  3.7 小结
  本章参考文献
第4章 基于仿生CPG的机器鱼运动控制
  4.1 引言
  4.2 仿生CPG模型
    4.2.1 Hopf振荡器的CPG模型
    4.2.2 引入相位因子的CPG模型
  4.3 基于Kane动力学模型的CPG参数优化
    4.3.1 Kane动力学建模
    4.3.2 CPG参数优化
    4.3.3 仿真与实验
  4.4 CPG振荡器相位差对游动性能的影
    4.4.1 游动性能指标
    4.4.2 一致相位差下的性能分析
    4.4.3 非一致相位差下的性能分析
    4.4.4 讨论
  4.5 机器鱼倒游机动运动控制
    4.5.1 倒游机动运动控制
    4.5.2 实验结果
  4.6 机器鱼直游、倒游运动学分析
  4.7 小结
  本章参考文献
第5章 机器鱼的三维机动转向控制
  5.1 引言
  5.2 机器鱼机构设计
    5.2.1 偏航头部设计
    5.2.2 多自由度胸鳍机构设计
    5.2.3 多关节鱼体及尾鳍设计
  5.3 基于CPG的多模态运动控制
    5.3.1 CPGI网络拓扑结构
    5.3.2 多模态运动控制
  5.4 机器鱼S形起动运动控制
    5.4.1 北关狗鱼S形起动分析
    5.4.2 弯曲阶段设计
    5.4.3 伸展阶段设计
    5.4.4 实验与分析
  5.5 机器鱼三维机动运动控制
    5.5.1 偏航机动
    5.5.2 俯仰机动
    5.5.3 横滚机动
  5.6 小结
  本章参考文献
第6章 机器海豚俯仰及滚翻控制
  6.1 引言
  6.2 海豚推进机构
  6.3 俯仰控制
  6.4 前滚翻控制
    6.4.1 前滚翻实验
    6.4.2 前滚翻模型
  6.5 后滚翻控制
    6.5.1 后滚翻实验
    6.5.2 后滚翻模型
  6.6 复合滚翻运动
  6.7 讨论
  6.8 小结
  本章参考文献
第7章 机器海豚跃水运动控制
  7.1 引言
  7.2 海豚跃水建模与分析
    7.2.1 生物学特性
    7.2.2 三阶段跃水模型
    7.2.3 尾关节功率估算
  7.3 机器海豚机构设计
    7.3.1 总体设计
    7.3.2 颈关节及头部设计
    7.3.3 腰关节及躯干设计
    7.3.4 尾关节及尾柄设计
    7.3.5 胸鳍设计
    7.3.6 背鳍设计
    7.3.7 尾鳍设计
    7.3.8 平衡块设计
  7.4 攻角控制算法
    7.4.1 攻角变化规律
    7.4.2 关节角计算
    7.4.3 快速游动反馈控制策略
  7.5 转向及定向控制策略
  7.6 跃水控制
    7.6.1 俯仰控制方法
    7.6.2 横滚控制方法
    7.6.3 偏航控制方法
    7.6.4 深度控制方法
    7.6.5 跃水控制方法
  7.7 实验与讨论
    7.7.1 游速测试与分析
    7.7.2 跃水测试与分析
    7.7.3 讨论
  7.8 小结
  本章参考文献
第8章 总结与展望
  8.1 仿生机器鱼的特征和优势
  8.2 仿生机器鱼的重点发展方向