基于耦合传感反馈的鱼游CPG的多模态运动控制

鱼类在水中的游动本质上是一种具有时空对称性的节律运动，由链式CPG（Central Pattern Generator,中枢模式发生器）产生和控制。本项目以哈佛大学生物学家G. V. Lauder"鱼类有多种运动步态"的观点为引线，针对一类链式鱼游CPG模型的动态特性、行为特性及应用等问题开展研究。主要研究内容包括：结合神经生理学、机器人学、智能控制理论等多方面的理论和方法，构建基于非线性交联振荡器链的新型CPG模型，分析各特征参数变化对游动特性的影响；将环境反馈信息引入CPG控制模型，探讨鱼类多种三维运动模态的在线产生、切换及适应性；并以机器鱼为实验对象，搭建仿生控制系统，对所提理论和方法进行验证。通过理论建模、系统开发到应用实践几方面的工作，不仅可以提高机器鱼的运动稳定性和作业能力，为构建高质量的仿生运动控制系统提供理论指导，而且可以加深对动物运动控制机理及机器智能本质的认识和理解。