[发明专利]一种双驱动仿生机器鱼系统及多模态冗余控制方法

权利要求书

1.一种双驱动仿生机器鱼系统，用于围网巡检，其特征在于，所述双驱动仿生机器鱼系统包括依次连接的头部结构、身体结构、腰部结构和尾部结构；

所述头部结构包括头部本体、主控制单元、数据采集单元、两个胸鳍、两个胸鳍舵机及腰部电机控制器；所述主控制单元、所述数据采集单元、所述胸鳍舵机及所述腰部电机控制器均设置在所述头部本体内；两个胸鳍分别设置在所述头部本体外部的相对两侧；所述数据采集单元、所述胸鳍舵机及所述腰部电机控制器均与所述主控制单元连接；每个胸鳍对应连接一个胸鳍舵机；所述数据采集单元用于采集运行数据；所述主控制单元用于根据所述运行数据，生成控制指令；所述胸鳍舵机用于根据所述控制指令控制对应的胸鳍运动；

所述身体结构包括身体本体、腰部电机、第一传动模块、腰部摆杆、背鳍及腹鳍；所述腰部电机、所述第一传动模块及所述腰部摆杆均设置在所述身体本体内；所述背鳍和所述腹鳍分别设置在所述身体本体外部的相对两侧；所述身体本体的前端与所述头部本体的后端连接；所述腰部电机与所述腰部电机控制器及所述第一传动模块连接；所述第一传动模块与所述腰部摆杆连接；所述腰部电机控制器用于根据所述控制指令，控制所述腰部电机运动；所述腰部电机运动时带动所述第一传动模块转动，进而通过所述腰部摆杆带动所述腰部结构运动；

所述腰部结构包括腰部本体、依次连接的尾部电机驱动器、尾部电机、第二传动模块及尾部摆杆；所述尾部电机驱动器、所述尾部电机、所述第二传动模块及所述尾部摆杆均设置在所述腰部本体内；所述腰部本体的前端与所述身体本体的后端连接；所述尾部电机驱动器还与所述主控制单元连接；所述尾部电机驱动器用于根据所述控制指令，控制所述尾部电机运动；所述尾部电机运动时带动所述第二传动模块转动，进而通过尾部摆杆带动所述尾部结构运动；

所述尾部结构包括尾部本体、尾部推进器控制器、尾部推进器及尾鳍；所述尾部推进器控制器设置在所述尾部本体内；所述尾部本体的前端与所述腰部本体的后端连接；所述尾部推进器设置在所述尾部本体的后端；所述尾鳍设置在所述尾部本体的外部，并通过固定片与所述尾部推进器固定；所述尾部推进器控制器分别与所述主控制单元及所述尾部推进器连接，所述尾部推进器控制器用于根据所述控制指令，控制所述尾部推进器运动；

所述运行数据包括图像信息、深度信息和姿态信息；

所述数据采集单元包括：

摄像头，与所述主控制单元连接，用于采集图像信息;

深度传感器，设置在所述摄像头下方，并与所述主控制单元连接，用于采集深度信息；

惯性测量传感器，设置在头部本体内部，并与所述主控制单元连接，用于采集姿态信息；

所述控制指令包括第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令；所述第一控制指令用于调节胸鳍的拍动幅值以及腰部结构和尾部结构的摆动幅值，使得双驱动仿生机器鱼系统远离围网；所述第二控制指令用于调节胸鳍的拍动幅值和尾部结构的摆动幅值，使得双驱动仿生机器鱼系统上浮；所述第三控制指令用于调节胸鳍的拍动幅值以及腰部结构和尾部结构的摆动幅值，使得双驱动仿生机器鱼系统保持预期的姿态；

所述主控制单元包括：

第一控制指令生成模块，分别与所述摄像头、胸鳍舵机、腰部电机控制器以及尾部电机驱动器连接，用于根据所述图像信息产生第一控制指令，并发送至所述胸鳍舵机、腰部电机控制器以及尾部电机驱动器；

第二控制指令生成模块，分别与所述深度传感器、胸鳍舵机和所述尾部推进器控制器连接，用于根据所述深度信息产生第二控制指令，并发送至所述胸鳍舵机和所述尾部推进器控制器；

第三控制指令生成模块，分别与所述惯性测量传感器、所述胸鳍舵机、所述腰部电机及所述尾部电机驱动器连接，用于根据所述姿态信息产生第三控制指令，并发送至所述胸鳍舵机、所述腰部电机控制器及所述尾部电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的双驱动仿生机器鱼系统，其特征在于，所述第一控制指令生成模块包括：

图像处理子模块，与所述摄像头连接，用于根据所述图像信息，确定双驱动仿生机器鱼系统与围网的距离；

第一判断子模块，与所述图像处理子模块连接，用于判断双驱动仿生机器鱼系统与围网的距离是否小于距离阈值；

第一指令生成子模块，分别与所述第一判断子模块、所述胸鳍舵机、腰部电机控制器以及尾部电机驱动器连接，用于在双驱动仿生机器鱼系统与围网的距离小于距离阈值时，产生第一控制指令。