仿真机器鱼抢球博弈策略的研究.doc

仿真机器鱼抢球博弈策略的研究-

摘要：针对国际水中机器人大赛2D仿真项目抢球博弈，提出了一种基于场地区域划分的运球策略。该策略合理利用比赛场地，进行区域划分，在直线运球时设置多个中间目标点降低了运球误差，以及在狭窄区域利用仿真机器鱼的身体、鱼鳍和鱼尾等鱼体各部位进行运球。此策略避免了因鱼体与场地边缘相互作用而导致的失真现象，提高了进球效率。

关键词：机器鱼；2D仿真；区域划分；运球策略

一、前言

近年来，随着仿生学和机器人技术的发展，仿生机器人取得了很大的进步。鱼类在游动的时候具有高推进效率和机动性、低噪声、高隐蔽性等优点[1]，这些优点引发了研究鱼类的运动机理和开发仿鱼类水中机器人的热潮。

URWPGSim2D仿真平台提供了一种仿生机器鱼的实时仿真系统，它可以模拟仿生机器鱼的游动规律和位姿变化，验证仿生机器鱼协作算法与执行任务的策略。在此基础上，国际水中机器人联盟组织了国际水中机器人大赛，并设立2D仿真项目。抢球博弈是在URWPGSim2D仿真平台版本更新后新增的2D仿真项目，任务较为复杂，对抗性强，尤其是系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况，导致了鱼体坐标和位姿的跳变[2]，使仿生机器鱼对水球的控制难度提高了很多。此项比赛目前还没有优势较为明显的策略，因此本文提出了一种基于比赛场地区域划分的仿真机器鱼运球策略以解决这些问题。

二、抢球博弈比赛平台简介

2D仿真抢球博弈比赛平台是URWPGSim2D仿真平台中的一个对抗类比赛项目。它由两支队伍参与，每支队伍有2条仿生机器鱼，初始状态时呈对称分布在左、右半场，场中共有9个仿真水球，3个蓝色水球（编号为0、1、2，每球各3分）位于场地正中央，2个红色水球（编号为7、8，每球各2分）位于场地中线上下方，4个紫色水球（编号为3、4、5、6，每球各1分）位于场地四角。左、右各有一个球门，在初始状态时，各队球门都在其身后，通过计算10分钟内机器鱼的进入己方球门的所有球对应的总分判定胜负，分数高者获得胜利。比赛场地、仿真机器鱼编号及水球编号如图1所示。

三、比赛场地区域划分

在此项比赛中，参赛队伍一般倾向于通过确定目标点与水球的位置，使鱼体、水球和目标点的方向达成一线，通过鱼头的顶点顶球达到进球得分的目的。具体来讲，当比赛计时开始后，仿真机器鱼以最大速度游到蓝色3分球后方，运行基本的直线运球策略，使水球向己方球门两侧运行；如果出现对方机器鱼与己方机器鱼争抢水球时，运行抢球策略。当篮球进入球门后，再将红色2分球运回球门，最后运输离球门最近的紫色1分球。

但是相对于场地中央的宽阔区域，球门后方及靠近场地边缘的区域比较特殊，这些区域由于系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况，使得鱼体难以控制。如在这些特殊区域使用全程直线的运球方式，将很难实现平稳运球，从而造成较多的时间浪费。将比赛场地进行划分并分别选择运球策略，并结合仿真机器鱼的游动特点和身体形状，对鱼的运球及进球策略进行规划是非常有必要的。

抢球博弈的比赛场地由于球门居中设置在场地内，使其复

仿生六足机器人中期报告

编号: 哈尔滨工业大学 大一年度项目中期检查报告 项目名称：仿生六足机器人 项目负责人：学号 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 指导教师：职称： 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 哈尔滨工业大学基础学部制表 填表日期：2014 年 6 月28 日

一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序） 二、指导教师意见 三、项目专家组意见

四、研究背景 1.研究现状 4.1国内研究现状 随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过程的应用。Boston Dynamics公司的Big Dog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。 图1 Adaptive Suspension Vehicle 图2 Odex1步行机器人 图3 MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4 DANTE步行机器人 由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。 4.2国外研究现状 我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测

2D仿真机器鱼5VS5项目策略研究

2D仿真机器鱼5VS5项目策略研究 赵国冬 (哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院，哈尔滨150000) 摘要：针对2D仿真水中鱼项目5VS5比赛的平台与规则，为了能在5VS5比赛中使我方的水中鱼处于领先的优势，鉴于2D仿真鱼比赛是一种类似水中足球的对抗性比赛，顶球算法更是尤为重要。提出了根据不同区域，提出不同的顶球算法，即攻击时，采用基本的顶球算法，防守时，采用根据相对位置确定请求位置的算法。在攻、守、防止犯规等综合因素的情况下，在不同情况下选取最适合的顶球算法[1]。为了能使我方的水中鱼充分地利用场地发挥优势，我方对水中鱼进行了角色的分配，并且对水中鱼的速度和方向进行了控制与优化[2]。对仿真水中鱼方向控制的重点，是让水中鱼平滑的偏转，使其更稳定更迅速的找到自己的目标点。经过实验证明，优化后的顶球算法以及策略使水中鱼在比赛中充分发挥了优势[3]，在更短的时间抢球成功。 关键词：对抗性；顶球算法；区域；角色分配；目标点 The 2D Simulation Robotic Fish 5VS5 Project Strategy Research Zhao Guodong (Computer Science and Technology College, Harbin Engineering University, harbin 150000, China) Abstract: For 2D simulation water fish project 5vs5 platform and the rules of the game, in order to make our water in 5 vs5 fish is in the lead, in view of the 2D simulation game fish is a kind of the antagonism of football game, similar to the water ball algorithm is particularly important. Put forward according to different regions, different ball algorithm is put forward, namely attack, using the apex ball of the basic algorithm, defense, use according to the relative position request location algorithm. In attack and defence, prevent the foul comprehensive factors such as cases, in different situations to choose the most suitable ball algorithm. In order to make our water fish make full use of field advantage, our fish in water are role allocation, and to control the speed and direction of the water fish and optimization. For the simulation of water fish direction control key, is to let the water fish smooth deflection, make it mor e stable and more quickly to find your target. After the experiment proved that the optimized ball algorithm and strategy to make the water fish give full play to the advantages in the game, the ball successfully in a shorter time. Key words: Ball algorithm, role assignment, speed control, direction control 0 引言 在科技高速发展的21世纪，机器人技术已不再陌生，由于这是一项综合性前沿技术，所有开发成果都需要大量的实践。而水下世界将是人类未来生存、利用开发的资源宝库，因此在机器人科技以前所未有的速度发展的趋势下，2D仿真平台水中机器人比赛引起了广泛关注。仿真平台不仅真实模拟了水下环境，反映水中鱼的运动情况[4]，还避免了水下研究的困难。很多学校，以此为界入机器人研究的起点，逐步进入对机器人的深入研究。 在国际上，该赛事引起了业内人士的青睐，国内该项赛事目前已列为中国机器人大赛的重要项目。2D仿真平台模拟了水中鱼的运动形式，通过各种项目进行比赛，有2D仿真水球比赛（5V5）、仿真抢球大战、2D仿真水球斯诺克、2D仿真协作过孔比赛、2D仿真花样游泳等。 1 平台简介 URWPGsim2D（Underwater Robot Water Polo Game Simulator 2D Edition）是水中机器人水球比赛仿真2D版软件，软件可在Windows XP Professional SP3，Windows Vista或Windows 7系统中运行[5]。作为“中国水中机器人大赛”和“中国机器人大赛暨RobuCup中国公开赛”之水中机器人竞赛的2D仿真组比赛平台，URWPGsim2D平台的设计采用面向对象思想，从对象建模的角度看，包括仿真机器鱼、仿真环境和仿真使命三类模型，其中以仿真使命为中心。 2D仿真水球5VS5比赛有两支队伍参加，每队各五条鱼，初始分别位于场地左右两侧，一个仿真水球位于开球点，处于左侧的队伍先发球。针对某一方参赛队伍，定义前场虚线为进攻线，后场虚线为防守线。每支队伍的1号仿真机器鱼可以在整个场地范围游动，为自由球员；第2、3号仿真机器鱼不能越过进攻线，为后防队员；第4、5号仿真机器鱼不能游回防守线内，为进攻球员。每支队伍的仿真机器鱼应按照以上规则运动，否则视为犯规。 比赛开始后，双方仿真机器鱼在各自策略驱动

仿生机器人课程报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 仿生感知与先进机器人技术 课程报告(1) 报告题目：仿生机械的发展 院系：机电学院 班级： 姓名： 学号： 哈尔滨工业大学机电工程学院

仿生学及仿生机械学的由来 仿生学（Bionics）是模仿生物的特殊本领的一门科学。仿生学籍了解生物的结构和功能原理，来研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题。1960年由美国的J.E.Steele 首先提出。 仿生学这个名词来源于希腊文“Bio”，意思是“生命”，字尾“nic”有“具有……的技术中利用这些原理，提供新的设计思想、工作原理和系统架构的技术科学。 仿生机械学是上世纪60年代初期出现的一门综合性的新兴边缘学科，它是生命科学与工程技术科学相互渗透、相互结合而形成的。包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。 仿生学的研究方向 （1）生物材料力学和机械力学，是以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象，通过模型实验方法，测定其应力、变形特性，求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究，对骨和肌肉的相互作用等进行分析。另外，生物的形态研究也是一大热门。因为生物的形态经过亿万年的变化，往往已形成最佳结构，如人体骨骼系统具有最少材料、最大强度的构造形态，可以通过最优论的观点来学习模拟建造工程结构系统。 （2）生物流体力学，主要涉及生物的循环系统，关于血液动力学等的研究已有很长的历史，但仍有许许多多的问题尚未解决，特别是因为它的研究与心血管疾病关系十分密切，已成为一门倍受关注的学科。 （3）生物运动学，生物的运动十分复杂，因为它与骨骼和肌肉的力学现象、感觉反馈及中枢控制牵连在一起。虽然各种生物的运动或人体各种器官的运动测定与分析都是重要的基础研究，但在仿生机械学中，目前特别重视人体上肢运动及步行姿态的测定与分析，因为人体上肢运动机能非常复杂，而下肢运动分析对动力学研究十分典型。这对康复工程的研究也有很大的帮助。 （4）生物运动能量学，生物的形态是最优的，同样，节约能量消耗量也是生物的基本原理。从运动能量消耗最优性的特点对生物体的运动形态、结构和功能等进行分析、研究，特别是对有关能量的传递与变换的研究，是很有意义的。

智能机器人课程报告

智能机器人课程报告 学院：电气工程与自动化 姓名：郭胜 班级：自动化10-06 内容提要：远古时期地球上诞生了无组织的单细胞生物，然后形成了具有一定组织结构的多细胞生物，最后形成了具有复杂系统的高等生物，而我们人类则是其中的佼佼者。人类具有复杂的神经系统，具

有超强处理能力和自我意识的大脑，以及灵活坚韧的身躯，这使得人类在长期自然竞争中生存下来。随着科技的发展的，很多问题的解决需要耗费很多人力，人们迫切需要一种机器来代替自己做事情，这就形成了机器人的雏形。随着科技的发展，以及认知心理学，神经心理学，和计算科学的发展，人们提出了制造具有判断，推理，学习，自我意识的机器人的想法，这就是人工智能。智能机器人就是基于人工智能的具有判断，思维，推理，学习的能力的新一代机器人，他们在一定程度上具有了人类的思维方式。 关键词：人工智能，智能机器人，机器视觉 一关于智能机器人的一些认识 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给我们的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的“活物”。其实，这个自控“活物”

的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂，他的组织结构和工作方式在一定程度上模仿了生物体的功能与控制机制。下面我们以人体的工作机制为引例，引入机器世界的组成结构。 人具有耳朵，眼睛，鼻子，舌头，等感觉器官，用于接受外界刺激，外界刺激经由这些传感器变成微电信号，经由神经传导网络送入各级处理神经系统进行处理，处理结果以神经冲动的形式传导给相应的组织和器官，从而引起人体对于外界刺激的反应。在这个过程中，我们不难发现，人类的活动机制包括宏观上的硬件和软件组成，其中硬件是各种功能形成的前提，是逻辑，抽象的基础；软件是基于硬件的高级抽象性的活动，是一种虚拟的逻辑形式，他以思维，意识的形式存在。软件硬件的结合，才能形成具有一定行为能力的个体。机器人就在以上理论基础上建立的复杂系统的集合。和人体相似，机器人需要各种传感器对外界和本体内部信息进行收集和转换，然需要各种通信网络将信息准确，高速的传输出去，之后需要具有高处理能力的处理器对传入的信号进行分析和处理，最后需要具有一定自由度的机械系统去完成处理器的指令要求。总的来说，机器人也是有两个大部分总成，一个是实现各种机械运动和逻辑活动的硬件，二是实现各种控制的程序和数据。 机器人可以根据构造他们的硬件和软件进行分类。根据硬件的不同，可以将机器人分为双足，三足，多足，类人型等，根据软件部分大体可以分为非智能机器人和智能机器人。智能机器人是基于人工智能的机器人，他们具有形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如

仿生鱼机器人设计说明书

仿生鱼机器人设计说明书

目录 第一章绪论 (3) 1.1目的及意义 (4) 1.2研究现状 (4) 1.3本文的主要工作 (4) 第二章概述 (5) 2.1 整体构思 (5) 2.2 仿生依据 (5) 第三章机械结构设计 (7) 3.1机械设计思路及建模 (7) 3.2创新点 (8) 3.3 零件明细 (9) 第四章仿真分析 (10) 第五章电路设计 (12) 第六章控制系统 (13) 第七章总结 (17) 7.1优势及创新点 (17) 7.2主要关键技术 (17) 7.3 应用前景与趋势 (18) 7.4 不足与改进 (18)

仿生鱼机器人设计说明书 第一章绪论 1.1目的及意义 21世纪是海洋的世纪，占全球71%面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。因此，对于海洋的开发和争夺成了很多发达国家的战略重点，而且愈演愈烈。在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度或区域进行综合考察和研究并能完成多种作业使命的水下机器人使海洋开发进入了新时代。随之“蓝色经济”越来越成为各沿海地区经济发展的“正能量”，大规模的开发探测和利于海洋资源，已经成为我们21 世纪要面对和必须解决的现实问题。另外，军事方面对其需求也日益增加，为了适应这种需求，研究和开发潜水器和水下机器人成为了极佳的选择。鱼类经过长期的自然选择，具备非凡的游动能力，近年来随着仿生技术的进步，人类纷纷模仿自然界中鱼类的运动方式和运动器官，即各种各样的水下机器人。世界上第一台水下机器人“Poodle”诞生于1953 年。近20 年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。到目前为止，全世界大约共建造了6000 多台各种各样的水下机器。水下机器人有广泛的应用空间，民用和军用均可，不仅可以代替潜水员在深水长时间工作，降低工作风险，提高工作效率，而且还可以检测水污染状况，监测鱼类生长状况，探测海底火山活动状况;在军事方面，可以用于跟踪敌人的船舰和潜艇，捕获地方军事信息，也可以降低敌人对我军的探测几率，甚至可以携带炸药至敌人军舰处，炸毁敌方舰艇的动力系统，摧毁敌方舰队。此外，仿鱼形水下机器人还可以应用于海洋动物园。仿鱼形水下机器人是一种集机械、智能控制与一体的高科技设备，在民用、军事、科学研究等领域体现出了广阔的应用前景和巨大的潜在价值。

机器鱼论文

仿生机器鱼国内外研究现状及分析 摘要：介绍了鱼类推进模式的分类及特点，分析了仿生机器鱼的特点。介绍了国内外仿生机器鱼研制的成果和现状，在此基础上分析了仿生机器鱼研究面临的几个主要问题。 关键词：机器鱼；推进模式；升潜模式；现状 引言 长期生活在水下的鱼类，经过多年的进化，形成了十分完备的游动性能和器官。水下推进器的设计目标希望具有效率高、速度快、灵活性好等优点，而鱼类游动恰好具有这些优点，从而在世界范围内兴起了仿生机器鱼研究的热潮。由于其具有的特点，从而在军事等各个方面都有广泛的发展前景。 1)要求作业时间长、范围大，但本身承载能力或承载空间有限、不能加载太多能源的场合； 2)要求机动性能高的场合，如管道检测，管道内部结构复杂，采用微小型机器鱼可较好地完成作业任务； 3)海洋生物观察．常规螺旋桨推进器噪声大，对环境的扰动大，使水下运动装置很难接近所要观察的海洋生物，采用微小型机器鱼有望解决这一问题； 4)海底勘探及海洋救捞等。采用仿生推进方式可以容易地进入环境复杂的海洋空间，如沉船内部，珊瑚礁群，完成常规潜器所不能完成的作业任务； 5)军用方面。由于机器鱼噪声低、对环境扰动小、不易被声纳发现、易于隐蔽，它不仅为人们研制新型高效、低噪声、机动灵活的柔性潜艇提供了新的思路，而且可直接进行水下侦察，发现敌方雷区，跟踪及摧毁敌方潜艇。 鉴于仿生机器鱼的诸多优点，国内外学者越来越重视新型仿生机器鱼的研究与开发，取得了很多阶段性的成果，设计了各种各样的机器鱼样机，机器鱼的理论和实验研究已渐显规模。 1、仿生机器鱼的分类及特点 1.1、鱼类推进模式分类 1）喷射式。乌贼、鱿鱼、水母等依靠身体躯干的特殊构造，它们由身体内部的特殊部位向后挤压水流产生后向推力，利用动量守恒定理向前推进。 2）鳗鲡模式。即鳗行式，如鳗鱼、水蛇等，如图1所示，它们的游动犹如正弦波形的前进一样，把身体当作推进器，用从头到尾波动身体来游动。 3）醪科模式。波动主要集中在身体后2/3部分，推进力主要由具有一定刚度的尾鳍产生，推进速度和推进效率较鳗鲡模式高，在速度、加速度和可控性三者之间有最好的平衡。

(完整版)机器人仿生机器龟设毕业课程设计

课程设计设计题目：仿生机器龟设计

课程设计任务书 课程设计题目：仿生机器龟设计

仿生机器龟设计 1 设计主要内容及要求 1.1设计目的： （1）了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。 （2）初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于所设计的机器人中。 （3）通过学习，具体掌握机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 1.2基本要求： （1）要求设计一个具有仿生功能的机器人； （2）要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。 （3）要求机器人具有趋光功能（龟喜欢晒太阳），避障功能（不能撞到障碍物上），知道饥饿（电池电量检测功能）。 1.3发挥部分： 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；

（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 沈阳工程学院 机器人技术及其应用课程设计成绩评

慧鱼机器人课设报告(1)

目录 1．绪论 1 1.1课题背景 1 1.2 慧鱼机器人 2 1.3 走进实验室 3 1.4 按键式传感器 3 1.5 设计工作原理 4 1.6慧鱼模型操作规程 5 2. 仿生机器人6 2.1仿生机器人迈克仿真示意图 6 2.2仿生机器人迈克仿真程序图示 6 2.3仿生机器人结构简图7 3. 移动机器人8 3.1 移动机器人基础模型8 3.2 移动机器人仿真图8 3.3移动机器人结构简图9 3.4移动机器人仿真程序框图10 4.工业寻光机器人10 4.1 寻光机器人仿真图11 4.2寻光机器人结构简图11 4.3寻光机器人仿真程序12 5.躲避障碍机器人14 5.1 躲避机器人仿真模型14 5.2连线图和结构简图15 5.3躲避机器人仿真程序16 6.工业寻踪机器人18 6.1寻踪机器人仿真模型19 6.2寻踪机器人仿真图

一、绪论 1.1课题背景 由机器人的发展和快速广泛的被使用，可知科学家对于机器人的功能也相提高，除了超强的逻辑运算、记忆能力及具备类似的自我思考能力，另外在机器人的外表及内部结构，科学家更希望能模仿人类。对于外在资讯的选集，也透过各种感应器，企图达到类似人类各种触觉的功能，选集了外在环境的资讯，一旦外在环境起了改变，机器人一定要能随着变化，做出该有的反应动作，更新自己的资料库，达到类似人类学习的功能。 移动式机器人形态分为车轮式、特殊车轮式、不限轨道式、不行式等，若是在平坦的地面上移动时，车轮式是最具效率的，不懂机构简单，且具实用性，但其缺点是在凹凸不平的岩地上便不能行走。此外，因普通车轮无法在阶梯及有段差的地外行走，因此积极研究一种有车轮、三辆以上连结构的特殊形态，及特殊组合的不限轨道式机器人，最近亦努力开发步行机器人，使其能登上阶梯。 本次研究即为移动机器人设计及其在控制器的实现，是说明当移动机器人在轨行动作中若遇到障碍物时会透过微动开关将讯息传回电路板中进行判断，再配合计数器的动作使机器人能避开障碍物并往下个路径前进，知道要到远的目标。

仿真机器鱼抢球博弈策略的研究.doc

仿真机器鱼抢球博弈策略的研究- 摘要：针对国际水中机器人大赛2D仿真项目抢球博弈，提出了一种基于场地区域划分的运球策略。该策略合理利用比赛场地，进行区域划分，在直线运球时设置多个中间目标点降低了运球误差，以及在狭窄区域利用仿真机器鱼的身体、鱼鳍和鱼尾等鱼体各部位进行运球。此策略避免了因鱼体与场地边缘相互作用而导致的失真现象，提高了进球效率。 关键词：机器鱼；2D仿真；区域划分；运球策略 一、前言 近年来，随着仿生学和机器人技术的发展，仿生机器人取得了很大的进步。鱼类在游动的时候具有高推进效率和机动性、低噪声、高隐蔽性等优点[1]，这些优点引发了研究鱼类的运动机理和开发仿鱼类水中机器人的热潮。 URWPGSim2D仿真平台提供了一种仿生机器鱼的实时仿真系统，它可以模拟仿生机器鱼的游动规律和位姿变化，验证仿生机器鱼协作算法与执行任务的策略。在此基础上，国际水中机器人联盟组织了国际水中机器人大赛，并设立2D仿真项目。抢球博弈是在URWPGSim2D仿真平台版本更新后新增的2D仿真项目，任务较为复杂，对抗性强，尤其是系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况，导致了鱼体坐标和位姿的跳变[2]，使仿生机器鱼对水球的控制难度提高了很多。此项比赛目前还没有优势较为明显的策略，因此本文提出了一种基于比赛场地区域划分的仿真机器鱼运球策略以解决这些问题。 二、抢球博弈比赛平台简介

2D仿真抢球博弈比赛平台是URWPGSim2D仿真平台中的一个对抗类比赛项目。它由两支队伍参与，每支队伍有2条仿生机器鱼，初始状态时呈对称分布在左、右半场，场中共有9个仿真水球，3个蓝色水球（编号为0、1、2，每球各3分）位于场地正中央，2个红色水球（编号为7、8，每球各2分）位于场地中线上下方，4个紫色水球（编号为3、4、5、6，每球各1分）位于场地四角。左、右各有一个球门，在初始状态时，各队球门都在其身后，通过计算10分钟内机器鱼的进入己方球门的所有球对应的总分判定胜负，分数高者获得胜利。比赛场地、仿真机器鱼编号及水球编号如图1所示。 三、比赛场地区域划分 在此项比赛中，参赛队伍一般倾向于通过确定目标点与水球的位置，使鱼体、水球和目标点的方向达成一线，通过鱼头的顶点顶球达到进球得分的目的。具体来讲，当比赛计时开始后，仿真机器鱼以最大速度游到蓝色3分球后方，运行基本的直线运球策略，使水球向己方球门两侧运行；如果出现对方机器鱼与己方机器鱼争抢水球时，运行抢球策略。当篮球进入球门后，再将红色2分球运回球门，最后运输离球门最近的紫色1分球。 但是相对于场地中央的宽阔区域，球门后方及靠近场地边缘的区域比较特殊，这些区域由于系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况，使得鱼体难以控制。如在这些特殊区域使用全程直线的运球方式，将很难实现平稳运球，从而造成较多的时间浪费。将比赛场地进行划分并分别选择运球策略，并结合仿真机器鱼的游动特点和身体形状，对鱼的运球及进球策略进行规划是非常有必要的。 抢球博弈的比赛场地由于球门居中设置在场地内，使其复

关于机器人实习报告

关于机器人实习报告 您需要登录后才可以回帖登录 | 注册发布 篇一：机器人实训报告 实训项目机器人模块组装实训报告 专业: 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 机器人 1．简介: 机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。 现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处！ 2.来历：

robot，原为robo，意为奴隶，即人类的仆人。作家罗伯特创造的词汇。 3.组成： 机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。 4.检测装置的作用： 是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。 5.控制系统有两种方式：

一种改进的仿真机器鱼花样游泳策略

2016-12 兵工自动化 35(12) Ordnance Industry Automation ·87· doi: 10.7690/bgzdh.2016.12.023 一种改进的仿真机器鱼花样游泳策略 杨云1，王浩男2，李辉1，舒瑞斌1 (1. 吕梁学院矿业工程系，山西吕梁 033001；2. 吕梁学院计算机科学技术系，山西吕梁 033001) 摘要：针对国际水中机器人大赛2D仿真项目花样游泳中仿真机器鱼的游动优化问题，从整体思路、程序编写、仿真机器鱼游动3方面提出新策略。整体思路上采用渐变图案和动态画面展示完整的故事和主题；程序编写上利用 标志和位姿采集使其模块化，以便于插入新动作程序；仿真机器鱼游动上采用特定的游动角度和游动时间优化直线 游动，提升游动路线的直线度，并通过实验和比赛进行验证。验证结果表明：该策略有效地提高了花样游泳编队观 赏性、整体协作性和技术难度等级，可为相关研究提供参考。 关键词：机器鱼；2D仿真；花样游泳；编队 中图分类号：TP391. 9 文献标志码：A An Improved Strategy About Simulation Robotic Fish Synchronized Swimming Yang Yun1, Wang Haonan2, Li Hui1, Shu Ruibin1 (1. Department of Mining Engineering, LYUliang University, LYUliang 033001, China; 2. Department of Computer Science & Technology, LYUliang University, LYUliang 033001, China) Abstract: Aimed at swimming optimization problem of 2D simulation robotic fish synchronized swimming in the International Underwater Robot Competition, new strategies about overall thinking, programming, and swimming of simulation robotic fish are proposed. For the overall thinking, gradient patterns and motion graphics are used to show a complete story and theme. In order to easily insert a new action program, modularization programming is realized by using the flag and acquiring position and attitude. In order to enhance the straightness of the swimming path, specific swimming angles and swimming time are adopted to optimize linear swimming of simulation robotic fish. And verify it by test and competition. Verification results show that the strategy can effectively improve formation appreciation, overall collaboration, and technical difficulty level of synchronized swimming.It can be a reference for related research. Keywords: robotic fish; 2D simulation; synchronized swimming; formation 0 引言 随着仿生学和机器人技术的发展，仿生机器鱼成为研究热点。URWPGSim2D仿真平台提供了一种可以仿真仿生机器鱼的实时系统，较为真实地模拟了仿生机器鱼的运动情况，为仿生机器鱼的运动、协作等研究提供了便捷的平台[1-2]。国际水中机器人联盟在此基础上组织了国际水中机器人大赛[3]，并设立2D仿真项目。花样游泳虽然是大赛中设立时间最长的项目之一，但主要针对仿真机器鱼的协作和编队策略进行研究，对仿真鱼游动优化的研究很少，且项目展现形式和程序编写方法较为单调。基于此，笔者对花样游泳策略进行研究。 1 花样游泳项目简介 2D仿真花样游泳是由一支队伍参加的非对抗性的比赛项目，场地采用1.5倍的标准仿真场地，规格为4 500 mm×3 000 mm，在比赛开始后场地中随机分布10条仿真机器鱼。其中：1号仿真鱼在场地内随机游动，不受程序控制；其余9条仿真鱼均可编写程序和策略进行控制，配合1号仿真鱼进行表演。比赛时间为 5 min，参赛者通过仿真鱼之间的协作实现编队，配合解说词展现规定的竞赛主题，最终由裁判根据所有仿真鱼的编队观赏性、整体协作性和技术难度给定成绩[4]。 2 花样游泳策略研究 笔者从项目整体思路、程序编写、仿真鱼游动3个方面对花样游泳策略进行研究。 2.1 以渐变画面的展现主题 目前，花样游泳项目中参赛者大多采用数幅无关联性的动作或图案，再使用解说词较为生硬地结合来展示主题。既然是开放性比赛，就可以针对主题的意境将仿真鱼的编队描述为一首古诗，这样既能体现仿真鱼在协作与互动上的创新性和技术难度，又可用渐变的图案展示一个完整的故事，以动态画面的形式将意境进一步升华，增加仿真鱼编队的艺术性和观赏性。 2.2 程序编写的模块化 当前花样游泳项目所采用的通用策略以if-else 或switch()函数的嵌套为主，虽可实现大多数协作与编队，但是程序繁琐、可读性差，而且在有新方 1 收稿日期：2016-11-15；修回日期：2016-12-02 基金项目：山西省大学生创新创业训练计划项目(2016455)；吕梁学院校内青年自然科学基金项目(ZRQN201508)作者简介：杨 云(1989—)，男，山西人，硕士，助教，从事机电控制方面的教学与研究。 万方数据

仿生机器鱼

未来奇兵仿生机器鱼 仿生技术的军事应用正在快速发展，各国都投入大量资金深入开展从空中的掌上飞机、地面的微型昆虫到水下的仿生机器鱼等方面的一系列理论和技术研究。其中，水下仿生机器鱼的发展更是如火如荼。 仿生机器鱼是模仿鱼类游动的推动机理，通过机械、电子机构或功能材料（形状记忆合金、人造肌肉等）来模拟鱼类的游动推进动作，在水中利用身体、尾鳍或胸鳍的摆动产生推进波，并作用于身体产生向前推力，从而实现运动的水下航行器。 三种模式 根据推进模式访生机器鱼的推进方式可分为三类：身体波动式，(鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形尾鳍模式和胸鳍模式。 身体波动式是模仿鳝鱼等鳗鲡目鱼类的游动方式，整个身体都参与大振幅波动运动，推进波的速度大于鱼的游动速度，并与鱼的游动方向相反地在身体上传播产生推进力。此类仿生机器鱼多采用多关节机构，每个关节安装一个小型伺服电机配合作用进行扭转摆动推进。也可采用形状记忆合金做鱼身，采用电激励或其他形式激励，控制合金的温度变化从而产生形变带动身体摆动。其实人们所熟悉的机器蛇在水中若能浮起就变成了机器鱼。此类机器鱼由于身体细长，柔韧性好，所以机动性极好，但一般只能飘浮，无法进行沉浮。 (鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形尾鳍模式是大部分鱼类（如海豚、鲨鱼、金枪鱼等）采用的推进模式。由于身体刚度较大，波动主要集中在身体后部分，推进力主要由具有一定刚度的尾鳍提供，其推进速度和推进效率比身体波动式高。(鱼+参)科模式的推进部分是鱼体的后2／3部分，而(鱼+参)科加新月形尾鳍模式身体刚度更大，推进部分为身体后1／3部分，侧向位移主要产生在后颈部和尾鳍，尾鳍产生90％的推进力，身体前2／3部分保持刚性。目前，(鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形屋鳍模式的机器鱼研究较多，可以采用具有一定刚度的材

仿生机器鱼三维仿真分析

学校代码：11517 学号：0708071012 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计 题目仿生机器鱼三维仿真分析 学生姓名刘欢乐 专业班级机械设计制造及自动化0701 学号0708071012 系（部）机械工程系 指导教师(职称) 王新莉（教授）孟凯（助教） 完成时间 2011年5月25日

河南工程学院论文版权使用授权书 本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名： 年月日

河南工程学院毕业设计(论文)原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年月日

河南工程学院 毕业设计（论文）任务书 题目仿生机器鱼三维仿真分析 专业机械设计制造及自动化学号0708071012姓名刘欢乐 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 选题背景： 鱼形机器人不仅可以用于水下考古、水中摄影、探查狭窄水道、测绘海底地形地貌，还可进行水中养殖和捕捞，并作为水下微小型运载工具，在抢险搜救等工作中发挥重要作用。 主要内容： 设计一款机器鱼的执行机构，对设计的机构进行三维仿真研究。 基本要求： 建立三维模型，进行仿真研究，完成实物制作，提交设计说明书等设计相关资料。主要参考资料： 机电一体化系统设计 传感器技术 机器人技术 机构设计 相关科研论文10篇 完成期限： 指导教师签名： 专业负责人签名： 年月日

机器人实习报告(20201101124019)

技师核心技术专题研修 课程设计报告 论文题目________ 机器人实习报告_____________ 专业班级10 电气技师1 学生姓名________ 杨明洁___________ 学号_____________ 101921 _______ 指导教师___________ 方铮 __________ 宁波技师学院电气技术系 二零一五年五月

摘要 机械手是能模仿人和臂的某些动作功能，用以固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。为了满足生产的需要，机械手要求设置多种工作方式，例如手动和自动（包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态）工作方式。在运动控制方面，PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。所以利用PLC程序控制可以实现机械手的控制要求。通过梯形图程序使各动作电磁阀动作，配合各极限位置的限位开关，准确而又循环的连续操作。系统以液压传动为驱动方式，避免使用三相异步电动机，具有防过载的优点。机械手、PLC液压系统组成的整 体具有高效、安全、经济、实用等特点。 关键字：机械手，液压，PLC电子阀，机械臂

目录 1 引言 (1) 2 硬件组成 (2) 2.1 机械臂的选择 (2) 2.2 控制器的类型 (3) 2.3 示教单元 (4) 2.4 JOG 操作 (6) 2.5 PLC (8) 2.6 控制电源的ON/OFF (11) 2.7 抓手的操作 (12) 2.8 JOG 操作中的机器人动作 (14) 附录 1 (17)

1 引言 通过本门课的学习，机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

仿生机器鱼研究进展及发展趋势_王扬威

第27卷第2期2011年4月机械设计与研究M a c h i n e D e s i g n a n dR e s e a r c h V o l .27N o .2 A p r .,2011 收稿日期:2010-05-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50775049);机器人技术与系 统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主资助研究课题(S K L R S 200805C ) 文章编号:1006-2343(2011)02-022-04 仿生机器鱼研究进展及发展趋势 王扬威,王振龙,李　健 (哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨　150001,E -m a i l :w y w k l y @126.c o m ) 摘　要:随着海洋资源开发和利用的深入,仿生机器鱼已成为水下机器人研究的热点问题。文中介绍了仿生机器鱼的分类,分析了各类型的游动特点。对鱼类游动机理和仿生机器鱼的研究现状进行了综述,总结了仿生机器鱼研究的关键技术和未来发展趋势。 关键词:海洋资源;水下机器人;仿生机器鱼中图分类号:T P 242.3 文献标识码:A R e s e a r c hD e v e l o p m e n t a n dT e n d e n c y o f B i o m i m e t i c R o b o t F i s h W A N GY a n g -w e i ,W A N GZ h e n -l o n g ,L I J i a n (S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f R o b o t i c s a n d S y s t e m ,H a r b i nI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n 150001,C h i n a ) A b s t r a c t :B i o m i m e t i c r o b o t f i s h h a s b e c o m e a r e s e a r c h f o c u s i n u n d e r w a t e r r o b o t d o m a i n w i t h t h e e x p l o i t a t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f o c e a n i c r e s o u r c e s .T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c a t e g o r i e s o f b i o m i m e t i c r o b o t f i s ha n da n a l y s e s t h ec h a r a c -t e r i s t i c s o f t h e v a r i o u s s w i m m i n g t y p e s f i r s t l y .T h e n t h e r e s e a r c h s t a t u s i nq u o o f f i s hs w i m m i n g t h e o r y a n d b i o m i m e t i c r o b o t f i s h i s r e v i e w e d .A t l a s t t h e k e y t e c h n o l o g i e s a n d t h e d e v e l o p i n gt e n d e n c y o f b i o m i m e t i c r o b o t f i s h i s d i s c u s s e d . K e y w o r d s :o c e a n i c r e s o u r c e s ;u n d e r w a t e r r o b o t ;b i o m i m e t i c r o b o t f i s h 伴随着人类文明的发展,可开采和利用的陆地资源正日益减少和枯竭。海洋面积占地球面积的71%,海洋中蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源。21世纪是海洋的世纪,人类开发海洋和利用海洋的脚步,随着科技的发展逐渐加快。具有海洋勘测、海底探查、海洋救捞、海底管道检测、以及水下侦查和跟踪功能的水下机器人,已成为探索海洋、开发海洋和海洋防卫的重要工具。 采用传统螺旋桨推进器的水下机器人,在螺旋桨旋转推进过程中会产生侧向的涡流,增加能量消耗、降低推进效率,且有噪声。海洋生物中的鱼类,种类繁多、形态各异,经过亿万年的进化,使其具有了非凡的游动能力。鱼类通过身体运动推动周围的水,以此来获得推进力,对于涡流的精确控制使得鱼类游动推进效率高、机动性好。模仿鱼类的游动推进模式,研制出高效低噪、灵活机动的仿生机器鱼,用以进行水下复杂环境作业,已经成为研究人员追求的目标。 随着机电一体化技术、计算机技术、流体力学和仿生学等相关学科的发展,研究人员研制出了多种仿生机器鱼。现有的机器鱼已经可以模仿鱼类的多种运动模式。但是,现有的仿生机器鱼还难以满足实用性的要求。仿生机器鱼难以实现完全柔性的推进运动,推进效率难以与鱼类媲美,机动性和稳定性还存在不足,操纵性、智能控制、通讯等问题还有待解决。 1　仿生机器鱼的分类及特点 仿生机器鱼是通过模仿鱼类的游动方式来实现推进的,其分类可以依据鱼类游动分类方式进行划分。根据鱼类游动使用的身体部位不同可以将鱼类游动分为身体和/或尾鳍推进(B o d y a n d /o r c a u d a l f i np r o p u l s i o n ,B C F )模式及中鳍和/或对鳍推进(M e d i a a n d /o r p a i r e d f i np r o p u l s i o n ,M P F )模式(见图1),每种模式又可分为几个小类[1]。纯波动是指游动时推进波波数不少于1,而纯摆动小于0.5。B C F 模式和M P F 模式均包括了从纯波动到纯摆动的推进方式。 B C F 模式通过波动身体的某部分和尾鳍,形成向后的推进波,包括鳗鲡模式、亚鲹科模式、鲹科模式、鲔科模式和箱鲀科模式。大多数鱼类,都采用这种推进方式。B C F 模式可实现连续、快速、高效率的游动。 多数鱼类的背鳍、臀鳍、胸鳍和腹鳍只用于辅助推进、调整姿态,但占鱼类总数约15%的M P F 模式的鱼类却以这些鳍作为主要推进部件。M P F 模式游动速度慢,但稳定性好、机动性高。 2　仿生机器鱼研究现状 鱼类是海洋和淡水中最常见的游动生物,其具有的低阻力外形和高效、灵活的游动方式是人类水下航行器设计的重要参考。鱼类游动机理的研究是仿生机器鱼设计研究的基础。对于鱼类游动机理的研究开展的较早,在观测和实验的基础上,相继建立了多种游动推进理论。20世纪90年代以后,随着相关技术的发展,研究人员研制出真正意义上的模仿鱼类游动模式的机器鱼。