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1、 会签会签 编编 号号 智能水下机器人智能水下机器人 名 称 北京科技大学机器人项目部 地址：北京市海淀区学院路 30 号 邮政编码：100083 联系人：刘遥峰 联系电话：13811284401 010-62332641 E-mail：yaofeng-第 1 页 共 9 页 内容摘要：内容摘要： 主主 题题 词词 迎宾机器人迎宾机器人 双足机器人双足机器人 自平衡机器人自平衡机器人 机器鱼机器鱼 火星车火星车 机器人综合教学平台机器人综合教学平台 第 2 页 共 9 页 目录目录 1. 智能水下机器人智能水下机器人.5 1.1 配件清单配件清单 .6 1.2 仿生机器鱼说明仿生机器鱼说明 .
2、6 第 3 页 共 9 页 机器人实验室建设方案机器人实验室建设方案 北京科技大学自北京科技大学自 1970 年开始研究机器人技术，国内的第一台工业机器人就诞生于北京科技大学，在近年来的年开始研究机器人技术，国内的第一台工业机器人就诞生于北京科技大学，在近年来的 ABU（亚洲广播联合会）举办的全国大学生机器人大赛中，北京科技大学分别夺得季军、冠军、亚军、冠军、亚军。近年来，北京科技大学专门针对教育机器人进行产品研发，现有双足步行机器人团队、仿人机器人、迎宾机器人、多功能机器人竞赛平台、机器鱼、机器海豚、倒立摆机器人等多种系列的机器人产品，尤其是我们研制的仿人智能迎宾机器人是集听、说、读、动、有
3、智能的一类机器人，在此方面的技术处于国内领先水平。（亚洲广播联合会）举办的全国大学生机器人大赛中，北京科技大学分别夺得季军、冠军、亚军、冠军、亚军。近年来，北京科技大学专门针对教育机器人进行产品研发，现有双足步行机器人团队、仿人机器人、迎宾机器人、多功能机器人竞赛平台、机器鱼、机器海豚、倒立摆机器人等多种系列的机器人产品，尤其是我们研制的仿人智能迎宾机器人是集听、说、读、动、有智能的一类机器人，在此方面的技术处于国内领先水平。 第 4 页 共 9 页 1. 1. 智能水下机器人 智能水下机器人 仿生机器鱼是参照鱼类生物游动的推进机理利用机械电子元器件或智能材料实现水下推进的一种运动装置，旨在模
4、拟其高效的游动机理实现水下航行器的高速、低耗、稳定及灵活的特点。从动态控制方面，机器鱼模拟了自然界鱼类多姿多彩的游弋方式，实现了多种游动模式，比如小摆幅游动、大摆幅游动、小半径转弯、大半径转弯、仿生机器鱼是参照鱼类生物游动的推进机理利用机械电子元器件或智能材料实现水下推进的一种运动装置，旨在模拟其高效的游动机理实现水下航行器的高速、低耗、稳定及灵活的特点。从动态控制方面，机器鱼模拟了自然界鱼类多姿多彩的游弋方式，实现了多种游动模式，比如小摆幅游动、大摆幅游动、小半径转弯、大半径转弯、8 字形游动、间歇游动等。不仅可以使机器鱼游动得很逼真，而且可以提高机器鱼的运动能力和作业能力。应用仿生机器鱼实
5、验平台可以开展水下机器人的运动机理、机构设计、智能控制算法、系统集成、多机器鱼协作等方面开展了卓有成效的工作，研制开发出一系列的机器鱼、海豚和海龟等仿生生物。对各种推进机制进行了深入的研究。图字形游动、间歇游动等。不仅可以使机器鱼游动得很逼真，而且可以提高机器鱼的运动能力和作业能力。应用仿生机器鱼实验平台可以开展水下机器人的运动机理、机构设计、智能控制算法、系统集成、多机器鱼协作等方面开展了卓有成效的工作，研制开发出一系列的机器鱼、海豚和海龟等仿生生物。对各种推进机制进行了深入的研究。图 1 智能控制实验室研制开发的各种机器鱼与机器海豚样机。智能控制实验室研制开发的各种机器鱼与机器海豚样机。
6、图1 图1 各种机器鱼、海豚样机 各种机器鱼、海豚样机 图2 图2 机器海龟样机 机器海龟样机 图图 36 中上面从左到右依次为两关节微小型机器鱼、三关节机器鱼、仿生锦鲤和机器海豚。其中三关节机器鱼主要用于多机器鱼协作；仿生锦鲤为一款模拟锦鲤设计的外形逼真的机器鱼；机器海豚能够模拟海豚的背腹式运动实现对海豚的仿生。图中上面从左到右依次为两关节微小型机器鱼、三关节机器鱼、仿生锦鲤和机器海豚。其中三关节机器鱼主要用于多机器鱼协作；仿生锦鲤为一款模拟锦鲤设计的外形逼真的机器鱼；机器海豚能够模拟海豚的背腹式运动实现对海豚的仿生。图 36 中下面一行从左到右依次为多模态机器鱼、模块化机器鱼中下面一行从左
7、到右依次为多模态机器鱼、模块化机器鱼-I和模块化机器鱼和模块化机器鱼-II。其中多模态机器鱼加载了红外、超声等多种传感器，能够。其中多模态机器鱼加载了红外、超声等多种传感器，能够第 5 页 共 9 页 在野外环境中完成各种任务；模块化机器鱼则采用模块化的设计思想，把各个功能模块化，使应用更加灵活，并且抛弃了尾部橡胶软体的设计方式，使能够应用于复杂环境中。在野外环境中完成各种任务；模块化机器鱼则采用模块化的设计思想，把各个功能模块化，使应用更加灵活，并且抛弃了尾部橡胶软体的设计方式，使能够应用于复杂环境中。 图图 37 机器海龟包括主舱体模块，连接在主舱体模块周向的四个对称分布的鳍肢驱动模块，以
8、及每个鳍肢驱动模块上连接的翼形鳍肢片。可实现在机器海龟主舱体模块不转动的情况下，可实现在任意方向上的推进和机动运动。且通过控制四个翼形鳍肢片摆动的不同位置和相位关系，可使机器海龟完成前后左右转弯、上升下潜以及侧滚等运动。机器海龟包括主舱体模块，连接在主舱体模块周向的四个对称分布的鳍肢驱动模块，以及每个鳍肢驱动模块上连接的翼形鳍肢片。可实现在机器海龟主舱体模块不转动的情况下，可实现在任意方向上的推进和机动运动。且通过控制四个翼形鳍肢片摆动的不同位置和相位关系，可使机器海龟完成前后左右转弯、上升下潜以及侧滚等运动。 1.1 1.2 配件清单配件清单 机器鱼机器鱼 1 条条 手动遥控器手动遥控器 1
9、 个个 通讯模块通讯模块 1 个个 控制软件控制软件 1 套套 小麻雀小麻雀 GP0108C 充电器充电器 1 个个 串口线串口线 1 条条 手提箱手提箱 1 个个 说明书说明书 1 份份 仿生机器鱼说明仿生机器鱼说明 仿生机器鱼通过尾部的摆动可以在水中象真鱼一样自由游动。游动速度分为仿生机器鱼通过尾部的摆动可以在水中象真鱼一样自由游动。游动速度分为 5 档，转弯速度分为档，转弯速度分为 7 档。鱼头前部装有红外传感器，能够自动躲避障碍物。档。鱼头前部装有红外传感器，能够自动躲避障碍物。 机器鱼结构图如图机器鱼结构图如图 38 所示。注：机器鱼开关为左关右开。所示。注：机器鱼开关为左关右开。
10、第 6 页 共 9 页 图3 图3 机器鱼结构图 机器鱼结构图 手动遥控器如图手动遥控器如图 39 所示。所示。 图4 图4 手动遥控器示意图 手动遥控器示意图 手动遥控器操作说明手动遥控器操作说明 打开机器鱼电源开关（开关位置见机器鱼头部示意图，鱼头对准正前方，右拨开关为开） ，等待打开机器鱼电源开关（开关位置见机器鱼头部示意图，鱼头对准正前方，右拨开关为开） ，等待 3 秒钟直至机器鱼调直完成。秒钟直至机器鱼调直完成。 打开遥控器电源开关（开关位置见遥控器示意图） ，电源指示灯变亮表示电源开，此时可以对机器鱼进行操控。若电源指示灯不亮，则应考虑更换电池。打开遥控器电源开关（开关位置见遥控器
11、示意图） ，电源指示灯变亮表示电源开，此时可以对机器鱼进行操控。若电源指示灯不亮，则应考虑更换电池。 推动前、后、左、右四个方向摇杆，可以对机器鱼进行操控，摇杆推动时操控指示灯变亮。推动前、后、左、右四个方向摇杆，可以对机器鱼进行操控，摇杆推动时操控指示灯变亮。 前：机器鱼向前游动前：机器鱼向前游动 后：机器鱼停止游动后：机器鱼停止游动 第 7 页 共 9 页 左：机器鱼向左游动左：机器鱼向左游动 右：机器鱼向右游动右：机器鱼向右游动 电脑遥控操作说明电脑遥控操作说明 基本要求：带有串口的电脑一台。基本要求：带有串口的电脑一台。 操作界面如图操作界面如图 40 所示。所示。 图5 图5 操作界
12、面 操作界面 控制台说明：控制台说明： 键盘控制键键盘控制键 速度控制：数字键速度控制：数字键 15，分别表示不同的游动速度档。，分别表示不同的游动速度档。 方向控制：方向左右键。连续按左表示左转弯速度不断增大，连续按右表示右转弯速度不断增大。方向控制：方向左右键。连续按左表示左转弯速度不断增大，连续按右表示右转弯速度不断增大。 直游：字母键直游：字母键 Z。 停止：空格键。停止：空格键。 第 8 页 共 9 页 基本控制页：对机器鱼进行基本操作。基本控制页：对机器鱼进行基本操作。 F?:mode:? 中中 F?表示仿生机器鱼的表示仿生机器鱼的 ID 号，号，表示右转弯速度档，表示右转弯速度档
13、，mode?表示游动模态。表示游动模态。 Direction 为方向滑块，表示方向速度档位；为方向滑块，表示方向速度档位；Speed 为游动速度显示条，表示当前游动速度档。为游动速度显示条，表示当前游动速度档。 COM 为串口选择；为串口选择；ID 为仿生机器鱼号选择；为仿生机器鱼号选择； 右下角区域为控制数据发送接受区，显示发送和接收到的数据。右下角区域为控制数据发送接受区，显示发送和接收到的数据。 高级控制页：对机器鱼进行高级控制：高级控制页：对机器鱼进行高级控制： 点击更改鱼点击更改鱼 ID 可以更改当前鱼的鱼号即。可以更改当前鱼的鱼号即。 使能传感器中，点击相应的传感器可使能禁止相应传
14、感器，红色为禁止，绿色为使能。使能传感器中，点击相应的传感器可使能禁止相应传感器，红色为禁止，绿色为使能。 关节调直页：对各个关节单独调节，使初始条件下鱼身笔直，游动时保持左右对称。关节调直页：对各个关节单独调节，使初始条件下鱼身笔直，游动时保持左右对称。 点击关节则会出现左右两个按钮，点击左，机器鱼的关节会向左微调一个角度，点击右，机器鱼的关节会向右微调一个角度。点击关节则会出现左右两个按钮，点击左，机器鱼的关节会向左微调一个角度，点击右，机器鱼的关节会向右微调一个角度。 确认调直：点击确认调直，则机器鱼保存调直数据，下一次打开机器鱼就不用重复调直。确认调直：点击确认调直，则机器鱼保存调直数据，下一次打开机器鱼就不用重复调直。 电脑遥控操作说明：电脑遥控操作说明： 把通讯模块连接到计算机串口上，并打开通讯模块电源。把通讯模块连接到计算机串口上，并打开通讯模块电源。 打开控制台软件，选择计算机串口和仿生机器鱼打开控制台软件，选择计算机串口和仿生机器鱼 ID 号，并点击打开串口按钮。号，并点击打开串口按钮。 打开机器鱼电源开关（开关位置见机器鱼头部示意图，鱼头对准正前方，右拨
