本書(shū)主要介紹了機(jī)器人、水中機(jī)器人及仿生機(jī)器人的定義、分類及發(fā)展?fàn)顩r，較深入的闡述了兩類水中仿生機(jī)器人（仿鯵科機(jī)器魚(yú)及單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)）的機(jī)械結(jié)構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)及其推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理及控制機(jī)理。
魚(yú)類，這種自然界中的古老物種，現(xiàn)在，有了新的伙伴——仿生機(jī)器魚(yú)，本書(shū)從機(jī)器人、水中機(jī)器人及仿生機(jī)器人的定義與發(fā)展等方面向讀者很好的介紹了水中仿生機(jī)器人的由來(lái)，分析了水中仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及控制機(jī)理。結(jié)構(gòu)清晰、語(yǔ)言平實(shí)，值得每一個(gè)對(duì)此有興趣的讀者學(xué)習(xí)、參考。
本書(shū)主要介紹了機(jī)器人、水中機(jī)器人及仿生機(jī)器人的定義、分類及發(fā)展?fàn)顩r，較深入地闡述了兩類水中仿生機(jī)器人（仿鯵科機(jī)器魚(yú)及單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)）的機(jī)械結(jié)構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)及其推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理及控制機(jī)理。
本書(shū)包括機(jī)器人概述、水中機(jī)器人概述、水中仿生機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)、水中仿生機(jī)器人避障實(shí)現(xiàn)、面向工程應(yīng)用的單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)等6章。
第1章由劉甜甜編著，第2章由夏慶鋒、李銘編著，第3章由李宗剛、劉甜甜編著，第4章由謝廣明、李衛(wèi)京編著，第5章由王新海編著，第6章由李衛(wèi)京、王新海編著。全書(shū)由謝廣明統(tǒng)稿。
在本書(shū)的成稿過(guò)程中，山東大學(xué)李銘參與了插圖和文字的修訂工作，在此表示感謝。
本書(shū)深淺適宜,通俗易懂，作為教材兼科技類圖書(shū)，既可以作為大中專學(xué)生的選修課教材,也可以作為機(jī)器人相關(guān)課程的參考書(shū)籍。
對(duì)于書(shū)中的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)讀者不吝指出，以便再版時(shí)修正。
作者
2017年3月
第1章機(jī)器人概述
1.1了解機(jī)器人
1.1.1機(jī)器人的發(fā)展史
1.1.2機(jī)器人的定義
1.1.3機(jī)器人的分類
1.1.4機(jī)器人與人類社會(huì)
1.2仿生機(jī)器人
1.2.1仿生機(jī)器人的定義與分類
1.2.2仿生機(jī)器人的特點(diǎn)與應(yīng)用
1.2.3仿生機(jī)器人的現(xiàn)狀與趨勢(shì)
第2章水中機(jī)器人概述
2.1水中機(jī)器人簡(jiǎn)介
2.1.1水中機(jī)器人的定義與分類
2.1.2國(guó)內(nèi)外水中機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
2.1.3水中機(jī)器人的研究?jī)?nèi)容
2.1.4水中機(jī)器人的發(fā)展展望
2.1.5水中機(jī)器人的研究目的和意義
2.2水中機(jī)器人的應(yīng)用
2.2.1水中機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用
2.2.2水下搜救
2.2.3生物科考
2.2.4水下檢測(cè)
2.3單片機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用
2.3.1單片機(jī)的概念
2.3.2單片機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用
2.3.3機(jī)器魚(yú)所用AVR單片機(jī)簡(jiǎn)介
第3章水中仿生機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1水中仿生機(jī)器人系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3.1.1機(jī)器魚(yú)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理
3.1.2機(jī)器魚(yú)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.2水中仿生機(jī)器人硬件實(shí)現(xiàn)
3.2.1機(jī)器魚(yú)硬件概述
3.2.2機(jī)器魚(yú)硬件原理圖及介紹
3.3水中仿生機(jī)器人軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1機(jī)器魚(yú)軟件設(shè)計(jì)流程
3.3.2機(jī)器魚(yú)控制平臺(tái)簡(jiǎn)介
3.3.3機(jī)器魚(yú)手機(jī)控制平臺(tái)
3.4水中仿生機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)
3.4.1機(jī)器魚(yú)的擺動(dòng)部分
3.4.2機(jī)器魚(yú)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
3.4.3機(jī)器魚(yú)防水設(shè)計(jì)
3.4.4基本軟件SolidWorks簡(jiǎn)介
第4章水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)
4.1水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模式分類
4.1.1按魚(yú)類游動(dòng)推進(jìn)模式的分類
4.1.２按機(jī)器魚(yú)驅(qū)動(dòng)方式的分類
4.2水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理
4.2.1魚(yú)類波狀游動(dòng)的受力分析
4.2.2魚(yú)體游動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
4.2.3魚(yú)體波動(dòng)方程改進(jìn)
4.2.4機(jī)器魚(yú)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
4.3水中仿生機(jī)器人倒游運(yùn)動(dòng)
4.3.1機(jī)器魚(yú)結(jié)構(gòu)
4.3.2機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
4.4水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究
4.4.1機(jī)器魚(yú)游動(dòng)速度控制
4.4.2機(jī)器魚(yú)游動(dòng)方向控制
4.4.3機(jī)器魚(yú)游動(dòng)加速度控制
4.5水中仿生機(jī)器人頂球算法
4.5.1基礎(chǔ)算法
4.5.2相切圓頂球算法
4.5.3基于位置的頂球算法
4.5.4基于區(qū)域的頂球算法
4.5.5弦端點(diǎn)法頂球算法
4.6基于舵機(jī)的水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)
4.6.1概述
4.6.2舵機(jī)的組成
4.6.3舵機(jī)的規(guī)格和選型
4.6.4舵機(jī)的控制原理
4.6.5PWM波的產(chǎn)生及控制
4.7水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)簡(jiǎn)介
4.7.1機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置
4.7.2機(jī)器魚(yú)初始化參數(shù)設(shè)置
4.8水中仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的無(wú)線控制
4.8.1RF001通信模塊的基本性能及特點(diǎn)
4.8.2RF001通信模塊的使用
4.8.3機(jī)器魚(yú)數(shù)據(jù)發(fā)送
4.8.4機(jī)器魚(yú)控制協(xié)議
4.8.5機(jī)器魚(yú)無(wú)線控制代碼
第5章水中仿生機(jī)器人避障實(shí)現(xiàn)
5.1水中仿生機(jī)器人避障簡(jiǎn)介
5.1.1機(jī)器魚(yú)避障傳感器選擇
5.1.2機(jī)器魚(yú)避障策略
5.2模擬量紅外傳感器簡(jiǎn)介
5.2.1模擬量紅外傳感器的原理
5.2.2模擬量紅外傳感器的使用
5.3開(kāi)關(guān)型紅外傳感器簡(jiǎn)介
5.3.1開(kāi)關(guān)型紅外傳感器的原理
5.3.2開(kāi)關(guān)型紅外傳感器的使用
5.4水中仿生機(jī)器人避障實(shí)現(xiàn)
5.4.1開(kāi)關(guān)型紅外避障實(shí)現(xiàn)
5.4.2SHARP紅外避障實(shí)現(xiàn)
5.5上升下潛
5.5.1上升下潛的原理
5.5.2上升下潛的實(shí)現(xiàn)
第6章面向工程應(yīng)用的單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)
6.1概述
6.1.1開(kāi)發(fā)背景
6.1.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
6.1.3功能結(jié)構(gòu)
6.1.4產(chǎn)品特點(diǎn)
6.2單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)的組成與組裝
6.2.1單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)的組成
6.2.2單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)的組裝流程
6.3單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)控制平臺(tái)的使用
6.3.1WiFi連接
6.3.2基本控制功能
6.3.3初始化設(shè)置功能
6.3.4關(guān)節(jié)調(diào)直功能
6.3.5充電功能
6.4單關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)程序燒寫(xiě)
6.4.1熔絲位配置
6.4.2BootLoader實(shí)現(xiàn)
參考文獻(xiàn)
第3章水中機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
魚(yú)和鯨類生物是非常高效的“游泳天才”，對(duì)于曾羨慕過(guò)它們的速度和優(yōu)雅地穿過(guò)水族館墻壁障礙的人來(lái)說(shuō)這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。但是，為什么學(xué)習(xí)這個(gè)系統(tǒng)呢？答案是，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)解決了水動(dòng)力學(xué)、機(jī)構(gòu)控制和群體協(xié)作等一系列問(wèn)題。魚(yú)和水下機(jī)器人待在一樣的物理環(huán)境里，它們受支配于同樣的物理規(guī)則，它們也要經(jīng)歷相同的粘性和慣性帶來(lái)的影響。在進(jìn)化環(huán)境中，大自然母親用了兩千三百萬(wàn)年持續(xù)的精煉來(lái)提高大多數(shù)生物的設(shè)計(jì)，用了6000萬(wàn)年提高大型遠(yuǎn)洋魚(yú)類的生物設(shè)計(jì)。在嚴(yán)格的工程觀念里，速度、機(jī)動(dòng)性和忍耐力對(duì)于生存是至關(guān)重要的。就這一方面而言，魚(yú)類是接近完美的一種設(shè)計(jì)。
作為極其出色的流體力學(xué)專家，魚(yú)類通過(guò)恰當(dāng)?shù)睦昧黧w力學(xué)原理，獲得了極高的推進(jìn)效率和機(jī)動(dòng)性能，遠(yuǎn)高于普通的螺旋槳推進(jìn)機(jī)構(gòu)。在推進(jìn)效率方面，金槍魚(yú)在速度高達(dá)80km/h的情況下，推進(jìn)效率達(dá)到90%，而相比之下，普通螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)只有40%~50%。在機(jī)動(dòng)性能方面，魚(yú)類起動(dòng)時(shí)的加速度竟然可以達(dá)到50倍重力加速度，遠(yuǎn)高于螺旋槳機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)彎時(shí)魚(yú)類的轉(zhuǎn)彎半徑只有體長(zhǎng)的10%~30%，而普通螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)要達(dá)到體長(zhǎng)的3~5倍。鑒于此，以魚(yú)類為仿生對(duì)象研制新型的水下推進(jìn)器具有重要的科學(xué)研究與現(xiàn)實(shí)意義。自20世紀(jì)90年代起，已有眾多的仿生機(jī)器魚(yú)樣機(jī)相繼研制成功。本章以三關(guān)節(jié)仿鲹科機(jī)器魚(yú)為例，討論水中仿生機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)以及上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
3.1水中仿生機(jī)器人系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3.1.1機(jī)器魚(yú)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)原理
魚(yú)類行為學(xué)研究者認(rèn)為，魚(yú)類的推進(jìn)運(yùn)動(dòng)中隱含著一由后頸部向尾部傳播的行波，該推進(jìn)波主要表現(xiàn)為脊柱和肌肉組織的彎曲，其幅度由前向后逐漸增加，其傳播速度大于魚(yú)體的前進(jìn)速度，該推進(jìn)波又叫“魚(yú)體波”，其相應(yīng)的函數(shù)為魚(yú)體波函數(shù)。科魚(yú)類的魚(yú)體波曲線可看作是魚(yú)體波幅包絡(luò)線和正弦曲線的合成，它開(kāi)始于魚(yú)體的慣性力的中心，延伸至尾柄，曲線方程可表示為：
ybody(x，t)=(c1+c2x2)sin(kx+ωt)
(31)
其中
，ybody
表示整個(gè)魚(yú)體左右軸方向上的縱向位移，變量x
表示魚(yú)體頭尾軸方向上的軸向位移，參數(shù)k表示波長(zhǎng)的倍數(shù)
(k=2π/λ)
，而
λ
則表示魚(yú)體波的波長(zhǎng)，系數(shù)
c1
、
c2
分別表示魚(yú)體波波幅包絡(luò)線的一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)，
ω
則表示魚(yú)體波的波動(dòng)頻率
(ω=2πf=2π/T)
。
仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是確定合適的魚(yú)體波參數(shù)
c1，c2，k，ω等，使得機(jī)器魚(yú)能夠很好地?cái)M合魚(yú)體波曲線方程式(31)。為此，需要通過(guò)離散化的方法把魚(yú)體波曲線中時(shí)間參數(shù)t從函數(shù)
ybody
中分離出來(lái)。并且將整個(gè)魚(yú)體波分為兩個(gè)部分：一部分是樣條曲線序列
ybody(x，i)(i=0，1，…，M-1)
，此序列在一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)與時(shí)間無(wú)關(guān)；另一部分是與時(shí)間有關(guān)的擺動(dòng)頻率f，即在時(shí)間單位內(nèi)整個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)所完成體波運(yùn)動(dòng)的數(shù)量。因此
ybody(x，i)=(c1+c2x2)sin
kx-2πMi
(32)
其中，M表示所形成魚(yú)體波的分辨率，即魚(yú)體波被離散化的程度，其上限值為魚(yú)體擺動(dòng)可達(dá)到的*高頻率
；i表示在一個(gè)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的樣條曲線序列。
(xi，j-xi，j-1)2+(yi，j-yi，j-1)2=l2j
yi，j=(c1xi，j+c2x2i，j)sin
kxi，j-2πMi
(33)
在游動(dòng)過(guò)程中，可以通過(guò)改變擺動(dòng)頻率f實(shí)現(xiàn)在水中不同的推進(jìn)速度，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)魚(yú)體的速度控制。基于上述原理所設(shè)計(jì)出的仿生機(jī)器魚(yú)樣機(jī)如圖31和圖32所示。
圖31仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)圖
圖32仿生機(jī)器魚(yú)樣機(jī)
3.1.2機(jī)器魚(yú)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基于全局視覺(jué)的多機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)采用集中控制式結(jié)構(gòu)，通過(guò)全局感知和集中策略使得整個(gè)系統(tǒng)具有全局規(guī)劃和推理能力，并對(duì)環(huán)境作出合理的反映。所有機(jī)器魚(yú)在空間上是分布式的，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和相對(duì)位置共享，通過(guò)采用角色分配行為決策角色轉(zhuǎn)換策略來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚(yú)間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，多仿生機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)(MultipleRoboticFishSystem，MRFS)協(xié)作控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖33所示。
圖33仿生機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)(MultipleRoboticFishSystem，MRFS)
1.決策主機(jī)；2.無(wú)線發(fā)射模塊；3.支架；4.攝像頭；5.水池；6.小球；7.機(jī)器魚(yú)
為了有效地完成協(xié)作任務(wù)，機(jī)器魚(yú)必須學(xué)會(huì)某些技能,如奔向目標(biāo)、避障等，且必須學(xué)會(huì)與別的機(jī)器魚(yú)協(xié)調(diào)、協(xié)作來(lái)共同完成一項(xiàng)任務(wù)。不同的技能有不同的要求，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。例如，假定控制系統(tǒng)每隔Δt發(fā)送一次指令，在一個(gè)指令周期內(nèi)，對(duì)于簡(jiǎn)單的任務(wù)，機(jī)器魚(yú)應(yīng)能立刻“反應(yīng)式”地做出決策；對(duì)于復(fù)雜的任務(wù)，機(jī)器魚(yú)應(yīng)從群體協(xié)作的角度在幾個(gè)指令周期內(nèi)做出相應(yīng)的決策。
基于上面的想法，按照“信息集成，任務(wù)分解”的原則，提出了一種面向協(xié)作的機(jī)器魚(yú)(CooperativeLocalBasic，CLB)三層控制結(jié)構(gòu)，如圖34所示。
機(jī)器魚(yú)控制結(jié)構(gòu)分三層：協(xié)作規(guī)劃層(cooperativeplanninglayer)、本地規(guī)劃層(localplanninglayer)和行為規(guī)劃層(basicbehaviorlayer)。上層收集下層的信息，規(guī)劃產(chǎn)生下層的目標(biāo)。行為層作為*底層，具有對(duì)外部環(huán)境直接反應(yīng)的能力。在每一層中，又可分為三個(gè)單元：感知單元、規(guī)劃單元和目標(biāo)單元。感知單元負(fù)責(zé)收集下一層的傳感信息，行為層感知單元收集傳感器采集的環(huán)境信息。目標(biāo)單元負(fù)責(zé)收集上一層傳來(lái)的子目標(biāo)信息作為當(dāng)前的目標(biāo)。規(guī)劃單元綜合感知單元和目標(biāo)單元的信息產(chǎn)生下一層的子目標(biāo)，行為層的規(guī)劃單元輸出的是規(guī)劃好的一個(gè)個(gè)基本動(dòng)作，如前進(jìn)(forward)、轉(zhuǎn)彎(Bend)等。
圖34三層控制結(jié)構(gòu)
為了使機(jī)器魚(yú)在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中相互配合，更好地完成任務(wù)而不出現(xiàn)沖突，在協(xié)作規(guī)劃層和本地規(guī)劃層的規(guī)劃中，設(shè)立了通信模塊和知識(shí)庫(kù)模塊。其中，通信模塊負(fù)責(zé)多機(jī)器魚(yú)間協(xié)作規(guī)劃層和本地規(guī)劃層的規(guī)劃信息交互，并傳送目標(biāo)；知識(shí)庫(kù)模塊在整個(gè)協(xié)作系統(tǒng)中起著非常重要的作用，體現(xiàn)著機(jī)器魚(yú)的“智能”，并承擔(dān)一些任務(wù)：維護(hù)協(xié)作活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目的性；解決沖突，分配角色，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致性；結(jié)合感知信息，實(shí)現(xiàn)自我推理。例如，可以設(shè)定如下群體協(xié)作規(guī)則：
規(guī)則1：IF系統(tǒng)要求多機(jī)器魚(yú)協(xié)同完成某一項(xiàng)任務(wù)，THEN按照一定的標(biāo)準(zhǔn)(如距離*近)選擇滿足該條件的機(jī)器魚(yú)；
規(guī)則2：IF系統(tǒng)收到某機(jī)器魚(yú)參與群體協(xié)作的消息，THEN更改協(xié)作信息，并通知其他機(jī)器魚(yú)；
規(guī)則3：IF預(yù)先規(guī)劃的軌跡中突然出現(xiàn)了機(jī)器魚(yú)，THEN請(qǐng)求避障或重新規(guī)劃路徑。
知識(shí)庫(kù)是環(huán)境知識(shí)、控制算法和協(xié)作策略的有機(jī)集成。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，為了提高機(jī)器魚(yú)控制的魯棒性、穩(wěn)定性從而更好地完成協(xié)作任務(wù)，必須采用學(xué)習(xí)算法來(lái)改善機(jī)器魚(yú)的游動(dòng)性能和機(jī)動(dòng)性。
多仿生機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)的工作流程如下：根據(jù)視覺(jué)子系統(tǒng)提供的機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)信息和環(huán)境信息，按照給定任務(wù)，進(jìn)行勢(shì)態(tài)分析與策略選擇，決策各機(jī)器魚(yú)的行為，*后輸出機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。于是，多機(jī)器魚(yú)間的協(xié)調(diào)協(xié)作過(guò)程由四部分構(gòu)成：輸入信息預(yù)處理(計(jì)算有關(guān)實(shí)體的運(yùn)動(dòng)速度、相對(duì)距離等)；勢(shì)態(tài)分析與策略選擇；各機(jī)器魚(yú)行為確定；機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向確定。
為了實(shí)現(xiàn)這一體系結(jié)構(gòu)，將多仿生機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)劃分為四個(gè)子系統(tǒng)分別加以實(shí)現(xiàn)，并連成一個(gè)整體，如圖35所示。其中，攝像頭采集機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)信息和環(huán)境信息，經(jīng)圖像識(shí)別后，作為決策與仿真的輸入量，決策的輸出經(jīng)無(wú)線通信子系統(tǒng)發(fā)送給機(jī)器魚(yú)子系統(tǒng)，從而控制多機(jī)器魚(yú)的行為，共同完成某一項(xiàng)任務(wù)。
圖35多仿生機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)中子系統(tǒng)的劃分
(1)機(jī)器魚(yú)子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)是系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行者，因此對(duì)機(jī)器魚(yú)子系統(tǒng)的基本要求是可靠性高、魯棒性好和運(yùn)動(dòng)精度高。此外，機(jī)器魚(yú)的工作環(huán)境是水中，還必須考慮魚(yú)體的防水性和無(wú)線通信信號(hào)的衰減與干擾。
(2)視覺(jué)子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)的任務(wù)是快速采集機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)信息和障礙物信息，及時(shí)傳給決策與仿真子系統(tǒng)，其基本要求是要具有快速性和準(zhǔn)確性。
(3)決策與仿真子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)以圖像識(shí)別結(jié)果作為控制和決策的輸入，根據(jù)給定的任務(wù)，規(guī)劃多機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)。
(4)無(wú)線通信子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)決策與仿真子系統(tǒng)和機(jī)器魚(yú)子系統(tǒng)的信息交互。現(xiàn)階段，機(jī)器魚(yú)子系統(tǒng)和決策與仿真子系統(tǒng)之間采取單向通信，即機(jī)器魚(yú)被動(dòng)地接收決策與仿真子系統(tǒng)輸出的控制指令，完成指定的任務(wù)。
3.2水中仿生機(jī)器人硬件實(shí)現(xiàn)
3.2.1機(jī)器魚(yú)硬件概述
基于前面提出的仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)原理和方法，制作一款三關(guān)節(jié)、無(wú)線通信的小型仿生機(jī)器魚(yú)。圖36和圖37給出了仿生機(jī)器魚(yú)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，可以知道機(jī)器魚(yú)總體結(jié)構(gòu)可分為魚(yú)頭、魚(yú)體、魚(yú)尾和魚(yú)皮四個(gè)部分。
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