[发明专利]一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法及机器鱼

权利要求书

1.一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法，其特征在于，根据设定的鱼体摆动幅度、鱼体摆动频率、鱼体摆动偏移值、鱼体摆动时间比输入CPG模型计算得到一旋转角度，并根据所述旋转角度控制一个舵机驱动拉线机构来控制机器鱼的游动。

2.根据权利要求1所述的一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法，其特征在于，所述CPG模型具体为：

α＝b+mcos(φ)

β＝b+msin(φ)

其中，b表示低级命令的偏移值，k_b表示偏移值增益的正常数，B表示所述鱼体摆动偏移值，m表示低级命令的幅度，k_m表示幅度增益的正常数，M表示所述鱼体摆动幅度，φ表示相位，R表示所述鱼体摆动时间比，ω表示所述鱼体摆动频率，α表示所述旋转角度，β为中间变量；

当所述CPG模型达到稳定状态时，b趋近于B，m趋近于M。

3.根据权利要求1或2所述的一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法，其特征在于，实时获取所述机器鱼周围的障碍物信息，根据所述障碍物信息查询避障规则库得到所述鱼体摆动幅度、鱼体摆动频率、鱼体摆动偏移值、鱼体摆动时间比。

4.根据权利要求1或2所述的一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法，其特征在于，还包括PID模型，实时获取所述机器鱼的偏航角，所述PID模型根据所述偏航角与目标偏航角的偏差实时调整所述鱼体摆动偏移值以控制所述机器鱼定向巡游。

5.一种机器鱼，其特征在于，包括头部(1)、尾部(2)以及若干个依次铰接的关节(3)，所述头部(1)与第一个关节(3)铰接，所述尾部(2)与最后一个关节(3)铰接；所述头部(1)包括支架(4)、拉线机构，所述拉线机构包括安装于所述支架(4)上的卷轮(5)、卷绕于所述卷轮(5)两侧的第一拉线(6)、第二拉线(7)，所述第一拉线(6)、第二拉线(7)的一端均固定连接所述卷轮(5)，所述第一拉线(6)、第二拉线(7)的另一端分别依次穿过所述支架(4)两侧、各关节(3)两侧并固定连接所述尾部(2)两侧，所述支架(4)上设有连接所述卷轮(5)的第一舵机(8)，所述支架(4)上设有电性连接所述第一舵机(8)的控制电路板(9)；所述控制电路板(9)实现如权利要求1-4任一所述的CPG控制方法。

6.根据权利要求5所述的一种机器鱼，其特征在于，所述头部(1)的上下两端分别设有弹性片(10)，位于上方的弹性片(10)依次连接各所述关节(3)上端、尾部(2)上端，位于下方的弹性片(10)依次连接各所述关节(3)下端、尾部(2)下端。

7.根据权利要求5所述的一种机器鱼，其特征在于，所述支架(4)的前端及两侧分别设有电性连接所述控制电路板(9)的障碍物感应器(11)。

8.根据权利要求5所述的一种机器鱼，其特征在于，所述控制电路板(9)上焊接有惯性测量单元(IMU)。

9.根据权利要求5所述的一种机器鱼，其特征在于，所述控制电路板(9)上焊接有无线模块。

10.根据权利要求5-9任一所述的一种机器鱼，其特征在于，所述头部(1)还包括位于所述支架(4)两侧的胸鳍(12)，所述支架(4)上设有与所述胸鳍(12)连接的第二舵机(13)，所述第二舵机(13)电性连接所述控制电路板(9)。