基于S—C形变换的仿生机器鱼运动控制算法

韩永成 高磊 冯仁杰 张卉 张涛

摘 要：为了提高机器鱼的进攻效率，提出一种基于S-C形变换的控制算法。通过对仿生机器鱼S形和C形起动的动力学分析，设计机器鱼S形和C形结合的进攻方式，帮助仿生机器鱼在水中更好的达到力量与速度的平衡。

关键词：仿生机器鱼；S形起动；C形起动；控制算法

鱼类游动的高效率、高机动性确保其在高速状态下持久游动和迅速转向。鱼形仿生机器人模仿鱼类的运动模式和外形，摆脱了螺旋桨推进器低效率、高耗能等缺点。[1]仿生机器鱼涉及流体力学、机电、通讯、控制等学科，在海洋生物观察、军事侦察等领域具有重要作用。[2]鱼形仿生机器人为研究新型的水下航行器提供了新思路，具有重要的研究价值和应用前景。

仿生机器鱼能很好地代替人类完成军事侦察、海底地质地貌勘测等危险工作，这就涉及到其动力有效输出问题，对其运动行为进行分析，采用高效的控制算法就显得尤为重要。考虑到机器鱼在水中很难达到力量和速度的平衡，于是提出一种基于S-C形变换的仿生机器鱼进攻型控制算法。

1 仿生机器鱼基本运动控制算法

图1为本文实验所用仿生机器鱼机械结构示意图，主要分为鱼头、鱼身和鱼尾三个部分。鱼头主要由控制电路板构成，魚身由三个摆动关节串联构成，鱼尾采用新月型尾鳍。仿生机器鱼采用身体波动推进模式，通过改变电机偏移量来调整速度和方向。