水下仿生机器人

《水下仿生机器人》以实验室研制的仿生机器鱼样机为依托，对仿生机器鱼的姿态控制和返航系统进行了研究，主要内容包括：从仿生学的角度对仿生机器鱼进行分析，建立运动姿态的数学模型；水下仿生机器人机械结构分析与设计；水下机器人的硬件控制系统设计，包括主控制模块与子模块设计；基于硬件控制平台的程序设计，以流程图的形式对加入控制算法的控制系统的程序设计进行分模块介绍；介绍水下机器人上搭载的传感器；对水下机器人三种运动姿态的控制以及返航系统进行实验验证，通过实验数据对比验证控制算法与返航系统理论上的可行性。
《水下仿生机器人》既有理论研究，又有工程实践，图文并茂，体例完整，具有较强的系统性、实用性和可操作性，既可以作为高校工科相关的自动化控制、机械工程、计算机软件设计、嵌入式系统等专业研究生学习、科研的参考教材，也可供工程建设领域项目开发人员参考阅读。

娄保东，河海大学工程训练中心常务主任，高级工程师，工学硕士，1987年7月在中国矿业大学北京研究生部机械工程研究生毕业，曾在南京第二机床厂研究所从事机床设计工作，在江苏省新世界系统工程开发公司任总工程师，曾在英国埃塞克斯大学(University of Essex)机器人实验室学习。

前言
概要
第1章 水下机器人概述
1.1 应用背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
第2章 水下仿生机器人建模分析
2.1 仿生学理论
2.1.1 仿生学研究进展
2.1.2 水下仿生学概述
2.1.3 鱼类的生理机构及运动模式
2.2 水下仿生机器人的仿生学理论
2.2.1 水下仿生机器人的物理模型简化
2.2.2 水下仿生机器人的物理模型坐标建立
2.3 仿生机器鱼的运动模型
2.3.1 仿生机器鱼的原始运动模型
2.3.2 仿生机器鱼运动模型的修正
第3章 典型的水下仿生机器人机械结构分析与设计
3.1 水下仿生机器人的整体结构设计
3.2 水下仿生机器人的运动结构设计
3.2.1 主驱动关节设计
3.2.2 驱动杆受力分析
3.2.3 从动关节设计
3.3 重心调节装置的结构设计
3.4 尾鳍的设计
第4章 水下机器人的硬件控制系统
4.1 水下机器人的嵌入式系统总框架
4.2 嵌入式系统中的主控制模块
4.2.1 嵌入式平台的选择
4.2.2 基于BeagleBoneB1 ack的嵌入式平台设计
4.3 嵌入式系统中的子模块一
4.3.1 红外检测模块
4.3.2 运动模块
4.3.3 充电模块
4.3.4 通信模块
第5章 水下机器人的运动控制算法一
5.1 直游姿态的控制学研究与优化
5.1.1 仿生机器鱼的运动曲线拟合
5.1.2 误差分析
5.2 快速转弯的运动姿态控制研究与改进
5.2.1 C形转弯模式
5.2.2 基于模糊控制算法下的C形转弯
5.3 上浮下潜控制研究与改进
5.3.1 上浮下潜的模型建立
5.3.2 基于PID控制器的上浮下潜运动
5.4 水下机器人的返航系统设计
5.4.1 返航系统的定位原理
5.4.2 返航系统模块设计
第6章 基于硬件控制平台的程序设计
6.1 常用编程语言
6.2 水下机器人的编程思想
6.2.1 主控制模块
6.2.2 运动模块
6.2.3 传感器模块
6.2.4 重心调节模块
6.2.5 总线式模块通信
第7章 水下机器人的感觉系统――协作传感器
7.1 常用的水下传感器
7.1.1 水下传感器的种类
7.1.2 水下传感器的检测原理
7.2 水下机器人上应用的传感器
第8章 联调测试与实况试验
8.1 模块调试
8.2 实验平台搭建
8.2.1 硬件平台搭建
8.2.2 软件设计与实现
8.3 姿态控制实验及分析
8.3.1 直游姿态实验及分析
8.3.2 c形转弯实验及分析
8.3.3 上浮下潜运动实验及分析
8.4 返航系统实验及分析
参考文献