仿生机器鱼的水下探测与避障控制系统设计

"仿生机器鱼的水下探测和避障控制 (2013年) - 王坤，冯静安，王卫兵 - 合肥工业大学学报(自然科学版) - 避障，规则库，红外测距传感器，GPS定位器，仿生机器鱼" 该篇论文主要探讨了2013年提出的仿生机器鱼系统在水下探测和避障控制方面的研究。作者团队设计了一款集成多种传感器技术的仿生机器鱼，包括多红外测距传感器、GPS定位器以及CMOS摄像头，旨在实现更高级别的自主导航和环境感知能力。 首先，文章强调了仿生机器鱼的传感器网络建设。通过结合红外测距传感器，机器鱼能够实时检测周围环境的距离信息，这对于在水下的障碍物避让至关重要。红外测距传感器利用红外光的反射原理来测量距离，具有非接触、响应速度快和测量范围广等优点，特别适合在水下环境中应用。 其次，论文提到了GPS定位器的集成，这使得仿生机器鱼能够在广阔的水域中实现精确的自我定位，为路径规划和目标导航提供了基础。GPS（全球定位系统）可以提供全球覆盖的实时位置信息，对于水下探索任务来说，能够确保机器鱼按照预设路线行驶并返回指定位置。 再者，CMOS（互补金属氧化物半导体）摄像头的运用增强了机器鱼的视觉感知能力，能捕获水下图像，辅助分析水体状况，识别潜在的障碍物或者目标。CMOS摄像头具有高灵敏度、低功耗和高速成像的特点，是水下视觉系统的重要组成部分。 文章的核心贡献在于制定了仿生机器鱼的游动规则库和控制方法。作者定义了10种基本的机器鱼运动形式和几种转弯模式，这些规则库使得机器鱼能够根据环境反馈自主决策，执行复杂的游动策略。这种智能控制方法允许机器鱼在遇到障碍时能够主动避障，同时进行有效的水下探测。 实验验证表明，这套系统能够有效工作，证明了仿生机器鱼在水下环境中的自主探测和避障能力。这种创新技术对于水下环境监测、海洋生物研究以及水下搜救等领域具有广泛的应用前景。 总结起来，这篇2013年的论文展示了仿生机器鱼如何通过集成先进的传感器和智能控制策略，实现高效、自主的水下探测与避障功能。这些研究成果对于推动机器人技术在水下环境中的应用有着重要的理论和实践意义。