[发明专利]一种精确控制机器鱼关节运动的方法

摘要

本发明公开了一种精确控制机器鱼关节运动的方法，本发明以机器鱼原始运动学模型为基础，在考虑鱼头晃动的条件下推导出机器鱼尾部运动学模型，可以以此为基础研究减小机器鱼头部晃动的方法；用最小误差法拟合得到各关节的运动方程，控制结果精确，使机器鱼的游动姿态更加接近真实鱼类的游动姿态，从而提高机器鱼的游动姿态更加柔和，且提高游动速度和效率。为研究和分析机器鱼的运动姿态提供了运动学模型，进而使机器鱼具备良好的推进性能。

主权项

1.一种精确控制机器鱼关节运动的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，以机器鱼原始运动学模型f_B(x,t)为基础，在考虑鱼头晃动的条件下，建立机器鱼尾部运动方程f_T(x,t)：f_T(x,t)＝[c₁(x‑m)+c₂(x‑m)²]sin[ωt+k'(x‑m)]‑c₁sin(ωt)(x‑m)其中：f_T(x,t)为鱼体的横向位移；c₁为鱼体波波幅包络线的一次项系数；c₂为鱼体波波幅包络线的二次项系数；m为机器鱼鱼头的晃动中心距离头部与尾部运动关节连接点的距离；ω为鱼体波频率；k'为鱼体波波数，k'＝2π/λ，λ为鱼体波波长；步骤二，将步骤一中的机器鱼尾部运动方程离散成随时间变化的N个尾部运动姿态F_T(x,i)(i＝0......N)，据此方程绘制出机器鱼巡游时某一时刻的运动姿态曲线，以及对应这个运动姿态的鱼尾部运动曲线；步骤三，假设机器鱼共有k个关节，对步骤二得到的鱼尾部运动曲线，用数值逼近和最小误差法得到机器鱼各个关节在该时刻的运动姿态下实际需要转动的角度，并建立角度控制方程：其中：j＝1...k，a_j为每个关节转动的摆动幅值；为每个关节转动的初始相位值。