基于深度学习的在线多机器鱼位姿识别系统开发

发布时间：2021-01-11 22:42

　　近年来,随着海洋的经济价值及战略地位的逐渐升温,对水下无人航行器的研究也逐年增多。相比于传统的螺旋桨驱动水下无人航行器,仿生机器鱼由于其运动灵活、体积小、成本低廉、伪装性强的特点,更加受到研究人员的关注。为了优化仿生机器鱼的运动特性,及使其运动更加接近真实鱼类,对真实鱼类的研究也必不可少。研究真实鱼类的主要方法为观察在不同水流环境下其对应的运动规律,探究其动力学模型及使用计算流体力学探究其对应流场游动的优势。要观察鱼类的规律,就需要我们有对应的可以计算出鱼类实时位置与姿态的程序与算法。同时,在找到鱼类运动的运动规律后,需要将其转化为仿生机器鱼用动力学方程,驱动仿生机器鱼执行类鱼的运动。同时,为了构建全局视觉仿生机器鱼控制平台,对机器鱼及目标识别的全局视觉算法也必不可少。针对上述问题,本文所做的研究主要分为以下几个部分:1)针对仿生多关节机器鱼,设计了一整套完整的控制系统,包含中枢控制器,无线通讯单元,电源管理单元,及运动执行单元;2)针对仿生多关节机器鱼,提出了一种非线性中枢模式控制器算法,对比了提出的算法与传统机器鱼控制算法的优劣势,将提出的算法离散后部署到控制器中,进行了测试;3)... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：135 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１自编码器结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?丁ｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ａｕｔｏ?Ｅｎｃｏｄｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??

逆卷积层输出图像像素值为对应输入图像像素点的分类结果。全卷积神经网络用卷积??层和逆卷积层实现了对图像的压缩感知，这个结构及思路被广泛的应用于许多图像生??成领域中，如著名的风格迁移任务。全卷积神经网络输出语义分割结果如下图１－３所??示：??４??

????２．?２真鱼实验平台简介??仿生机器鱼作为一种仿生机器人，其机器人的外部形状、结构、机器人动作??行为方式及机构运动原理等特性均模仿自真实鱼类生物。鱼类生物作为世界上最??早诞生的有脊椎生物，经过时间长河的自然选择进化出了非凡的水中运动能力，??其可以在维持自身高速游动的情况下同时保持自身维持低能耗高效率游动，也可??以实现在拉力游速或爆发游速环境下实现高机动性运动。目前针对仿生机器鱼的??研究主要侧重两个方向：其一为探索鱼类游动高效、快速的游动机理，建立简单、??实用的动力学和运动学模型；其二，从仿生的角度研制快速、高效、高机动性的??机器鱼，解释鱼类涡控制的原理并尝试对其加以利用。所以，在从事仿生机器鱼??研宄，对真鱼的观察、归纳、研宄也必不可少。为了尝试观察鱼类运动状态，基??于计算机视觉的自主分析必不可少。实验平台为北京大学湍流系统研宄国家重点??实验室的湍流模拟水洞，实验平台如图２－１所示：??■??

【参考文献】：
期刊论文
[1]机器鱼在线功率检测系统设计与实现[J]. 裴正楷,李亮,陈世明,潘想,谢广明.  测控技术. 2016(11)
[2]一种面向机器鱼的高精度位姿控制算法设计与实现[J]. 刘安全,李亮,罗文广,谢广明.  机器人. 2016(02)
[3]无人机搜索和跟踪的模糊认知控制器设计方法[J]. 崔军辉,魏瑞轩,张小倩,祁晓明.  中南大学学报(自然科学版). 2015(09)
[4]复杂地物背景下红外弱小目标跟踪算法[J]. 张学峰.  红外技术. 2015(08)
[5]弹道导弹群目标跟踪技术综述[J]. 李昌玺,周焰,郭戈,张晨.  战术导弹技术. 2015(03)
[6]水下多目标跟踪技术综述[J]. 章飞,孙睿.  中外船舶科技. 2012(03)
[7]动物运动指令的中枢模式发生器对机器人运动控制的启示[J]. 李宏凯,孙久荣,戴振东.  机器人. 2008(03)
[8]仿生水下机器人研究现状及其发展趋势[J]. 曾妮,杭观荣,曹国辉,王振龙.  机械工程师. 2006(04)
[9]基于生物中枢模式发生器原理的四足机器人[J]. 郑浩峻,张秀丽,关旭,汪劲松.  清华大学学报(自然科学版). 2004(02)

硕士论文
[1]面向全局视觉机器鱼的多目标跟踪系统的研究与实现[D]. 唐宇峰.华东交通大学 2013



本文编号：2971610