基于中央模式生成器 (CPG) 的运动控制和水力动力学实验,用于像盒鱼类的机器人胸和尾之间的协同相互作用
Lin Chen1, Yueri Cai1, Shusheng Bi1
1Robotics Institute, School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|August 25, 2023
概括
这项研究优化了机器人鱼的游泳,通过使用中央模式生成器 (CPG) 控制胸和尾. 水力动力学实验揭示了CPG参数显著影响推进,其中1Hz频率产生最佳性能.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 协调的翅膀运动对于机器人鱼的游泳表现至关重要.
- 胸和尾之间的协同作用是机器人鱼研究的一个关键挑战.
研究的目的:
- 为了研究使用胸和尾的箱鱼类机器人的协调运动控制.
- 通过水力动力学实验量化分析中央模式发生器 (CPG) 参数对推进性能的影响.
主要方法:
- 设计并制造了一种带有胸和尾的无箱鱼类机器人.
- 采用基于CPG的控制器来协调的运动,以实现生物运动.
- 进行了广泛的水力动力学实验,以评估CPG参数对推进的影响.
主要成果:
- 推进性能受到CPG振幅和频率的显著影响,在1Hz时观察到最佳性能.
- 调整阶段滞后和胸的偏移角度使得前进,后退和俯冲运动成为可能.
- 通过胸扭转和动协调,证明了正和反向力量的产生.
结论:
- 这项研究提供了首个水力动力学实验证据,证明了CPG参数对机器人鱼与协同相互作用的推进作用.
- 结果为优化机器人鱼的设计和控制参数提供了洞察力,以提高游泳能力.


