仿生機器魚人工側線感知技術


	本書主要介紹水下機器魚人工側線系統的設計及感知技術，共6章，主要內容包括人工側線系統及其應用綜述、仿盒子魚機器人、基於人工側線的單機機器魚自主軌跡評估研究、基於人工側線的雙機器魚相對位姿感知實驗研究、基於人工側線的雙鄰近機器魚相對位姿估計算法研究、結論與展望等。本書可作為高等院校相關專業研究生和高年級本科生的教材，也可供從事水下機器人等領域研究及應用的研發人員及工程技術人員參考。



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	目錄第1章人工側線系統及其應用綜述 1.1　引言 1.2　魚類側線的機理與模型 1.3　人工側線感測器與人工側線系統研究現狀 1.3.1　人工側線感測器單元 1.3.2　人工側線感測器分佈優化 1.4　基於人工側線系統的水下特徵識別和渦街檢測 1.4.1　流場分類 1.4.2　流速測量與流向檢測 1.4.3　渦街檢測 1.5　基於人工側線系統的偶極子振盪源檢測 1.6　基於人工側線系統的水下機器魚流場輔助控制 1.6.1　運動模式識別 1.6.2　運動參數（速度和方向）的估計與控制 1.6.3　障礙物的識別與避障 1.6.4　鄰近機器魚感知 1.7　討論與結論 1.8　本書主要貢獻和結構安排第2章人工側線與仿盒子魚機器人 2.1　問題提出 2.2　多鰭肢驅動仿盒子魚機器人 2.3　單尾鰭驅動重心可調節仿盒子魚機器人 2.4　本章小結第3章　基於人工側線的單機器魚自主軌跡評估研究 3.1　問題提出 3.2　實驗介紹 3.2.1　實驗概述 3.2.2　實驗過程 3.3　機器魚運動過程中體表壓強變化量理論模型 3.3.1　理論基礎 3.3.2　機器魚在多運動模態中的體表壓強變化量模型 3.3.3　基於資料驅動的體表壓強變化量模型參數辨識 3.3.4　基於體表壓強變化量模型的機器魚運動參數估計 3.4　基於人工側線估計的運動參數的機器魚自主軌跡評估方法 3.4.1　直遊運動軌跡評估方法 3.4.2　轉彎運動軌跡評估方法 3.4.3　上升運動軌跡評估方法 3.4.4　盤旋運動軌跡評估方法 3.5　實驗結果 3.5.1　直遊運動 3.5.2　轉彎運動 3.5.3　上升運動 3.5.4　盤旋運動 3.6　討論 3.7　本章小結第4章　基於人工側線的雙鄰近機器魚相對位姿感知實驗研究 4.1　問題提出 4.2　實驗設計 4.2.1　實驗平臺 4.2.2　實驗方法 4.2.3　實驗參數 4.2.4　實驗過程 4.3　感知實驗探究對應的計算流體模擬內容 4.4　感知實驗 4.4.1　每一個實驗中壓強感測器測得的動態壓強變化量 4.4.2　雙機器魚相對深度感知實驗 4.4.3　上游機器魚擺動幅度感知實驗 4.4.4　上游機器魚擺動頻率感知實驗 4.4.5　上游機器魚擺動偏置感知實驗 4.4.6　雙機器魚相對偏航角感知實驗 4.4.7　雙機器魚相對俯仰角感知實驗 4.4.8　雙機器魚相對橫滾角感知實驗 4.5　討論 4.5.1　雙機器魚感知模型的簡化 4.5.2　雙機器魚相對前後距離的確定 4.5.3　利用人工側線系統感知反卡門渦街 4.6　本章小結第5章　基於人工側線的雙鄰近機器魚相對位元姿估計演算法研究 5.1　問題提出 5.2　回歸分析 5.2.1　數據的預處理 5.2.2　隨機森林回歸分析 5.2.3　反向傳播神經網路回歸分析 5.2.4　支援向量回歸分析與多元線性回歸分析 5.2.5　壓強感測器的冗餘與不足 5.2.6　壓強感測器的重要性分析 5.2.7　回歸模型的評估 5.3　結果 5.3.1　人工側線感測器的冗餘與不足分析 5.3.2　四種方法的回歸分析結果 5.3.3　基於隨機森林的相對偏航角和擺動幅度估計 5.4　討論 5.4.1　近距離感知 5.4.2　雙魚相對偏航角感知與上游機器魚擺動偏置感知的區別 5.5　本章小結第6章　結論與展望參考文獻