一种模拟机器鱼真实游动场景的装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置及其控制方法，涉及仿生设备测试技术领域，该装置包括控制器、缸体、循环水道、水泵和至少一个信号采集装置；所述信号采集装置安装所述缸体上，所述循环水道的两端分别连通所述缸体的两端；所述水泵安装在所述循环水道上；机器鱼设置在缸体内，且在所述缸体内游动；所述控制器与所述水泵、信号采集装置电性连接；所述控制器与机器鱼通信连接。本发明专利技术还公开模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法。本发明专利技术公开的模拟机器鱼真实游动场景的装置及其控制方法，通过控制水的流动实现了机器鱼在室内实验室环境下的长时间游动，减小了所述机器鱼长时间游动所需的水域范围。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟机器鱼真实游动场景的装置及其控制方法
本专利技术涉及仿生设备测试
，特别涉及一种模拟机器鱼真实游动场景的装置及其控制方法。
技术介绍
随着机器人技术研究的深入，各种仿生机器人越来越受到科研人员和商业公司的重视，机器鱼便是其中一项。机器鱼研发过程中，通常需要长时间的水内游动测试，因此需要大面积水域支撑机器鱼的游动。在室外的大面积水域进行水内游动测试，由于大面积水域水流情况复杂，重现性低，且测试成本较高。
技术实现思路
本申请的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，通过控制水的流动实现了机器鱼在室内实验室环境下的长时间游动，减小了所述机器鱼长时间游动所需的水域范围。本专利技术还提供了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法。为了实现上述专利技术目的，本申请提供了以下技术方案：一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，包括控制器、缸体、循环水道、水泵和至少一个信号采集装置；所述信号采集装置安装所述缸体上，所述循环水道的两端分别连通所述缸体的两端；所述水泵安装在所述循环水道上；机器鱼设置在缸体内；所述控制器与所述水泵、信号采集装置电性连接；所述控制器与机器鱼通信连接。在上述技术方案中，在使用时，所述缸体内装有水，并通过循环水道和水泵使所述缸体内的水循环流动；所述控制器用于控制所述水泵的转速，进而控制所述缸体内水流的流速；且所述控制器控制所述机器鱼的无线信号和所述信号采集装置采集到的机器鱼的位置信号，并根据信号采集装置采集到机器鱼的位置信号，调整所述水泵的流速，实现机器鱼在缸体内长期、稳定的游动，使机器鱼游动测试可以在较小的水域中实现，实现室内机器鱼真实游动场景的室内模拟，减少机器鱼游动测试的成本和难度。进一步地，至少有一个所述信号采集装置安装在所述缸体的中线上方，用于测试所述机器鱼在所述缸体的中线附近游动的情况。进一步地，所述信号采集装置为图像采集装置、光信号采集装置或者电信号采集装置中的任一种。所述信号采集装置优选为图像采集装置。进一步地，所述缸体的两端分别设置有多个沿所述缸体对称设置且均匀分布的进水口和出水口；所述循环水道两端分别与每一所述进水口和出水口连通，使所述缸体内的水流呈水平流动，减少湍流的形成，使机器鱼的游动更加稳定。进一步地，所述控制器为设置有无线通讯模块、数据采集模块和数据处理模块的计算机。本专利技术还公开了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法，采用上述模拟机器鱼真实游动场景的装置，在所述缸体内水流流动的情况下，采集机器鱼在所述缸体内的位置变化，并通过控制所述缸体内的水流流速变化影响所述机器鱼在所述缸体内的位置，使机器鱼在所述缸体内稳定游动。进一步地，所述控制方法具体包括以下步骤：S1)预设信号采集装置的时间步k和阈值D、参考线；通过所述信号采集装置采集所述机器鱼在所述缸体内的初始位置d0；S2)测定一个时间步k后所述机器鱼在缸体的位置d1；得到位置d1与初始位置d0的误差Δd；S3)判断误差Δd与阈值D的大小和误差Δd的正负号，并根据判断结果调整所述缸体内的水流大小，使所述机器鱼在所述缸体内稳定游动；S4)重复步骤S2和步骤S3，使所述机器鱼在所述缸体内长时间、稳定游动。所述阈值D为人为设定值，其根据需要进行大小调整。所述时间步k为所述信号采集装置采集两个信号的时间差；所述参考线为所述机器鱼在所述缸体内稳定游动的路线所在的直线。进一步地，所述参考线为所述缸体的中线，所述机器鱼的初始位置d0位于所述缸体的中线上，且所述机器鱼的头部与所述缸体内的水流的流向相反。进一步地，在步骤S3)中，当所述误差Δd的绝对值小于或者等于阈值D时，保持所述缸体内的水流流速不变；当所述误差Δd的绝对值大于阈值D，且所述误差Δd大于0时，减小所述缸体内水流的流速；当所述误差Δd的绝对值大于阈值D，且所述误差Δd小于0时，增大所述缸体内水流的流速。进一步地，所述缸体内水流的流速通过所述水泵的转速控制。与现有技术相比，本专利技术的具有以下有益效果：本申请公开了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，通过控制水的流动实现了机器鱼在室内实验室环境下的长时间游动，减小了所述机器鱼长时间游动所需的水域范围，使其无需再到户外开放水域进行长时间试验测试，减少了机器鱼游动测试所需的成本、简化了步骤。本申请公开了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法，通过信号采集装置采集机器鱼在游动过程中的动态位置信息，进而通过控制器进行水流流速控制，实现机器鱼稳定在缸体内部中部附近游动，便于在室内实验室环境进行试验测试。附图说明图1是本专利技术一些实施例中公开的模拟机器鱼真实游动场景的装置的结构示意图；图2是本专利技术一些实施例中公开的模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法的示意图；其中，1-控制器、2-缸体、21-进水口、22-出水口、3-循环水道、4-水泵、5-信号采集装置，6-机器鱼。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。现有技术中，机器鱼6的长时间游动测试常采用室外大面积水域才能实现，其测试步骤复杂、成本高，真实水域环境复杂，难以提供稳定可控的游动环境。为了解决上述问题，专利技术人提供了一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，参阅图1，包括控制器1、缸体2、循环水道3、水泵4和至少一个信号采集装置5；所述信号采集装置5安装所述缸体2上，所述循环水道3的两端分别连通所述缸体2的两端；所述水泵4安装在所述循环水道3上；机器鱼6设置在缸体2内；所述控制器1与所述水泵4、信号采集装置5电性连接；所述控制器1与机器鱼6通信连接。需要说明的是，所述缸体2为长方体或者正方体缸体2，所述信号采集装置5设置在所述缸体2的中线上方，可以采集所述缸体2中线附近一个区域内的信号；所述机器鱼6位于所述信号采集装置5的信号采集范围内，并在水流的作用下在区域内进行长时间、稳定游动。所述控制器1与水泵4电性连接，可以控制水泵4的转速，进而控制循环水管内的水流流速、缸体2内的水流流速。需要说明的是，所述控制器1可以为市售的PID控制器1或者带有无线通讯模块、数据采集模块和数据处理模块的计算机。所述数据采集模块为可以采集无线通讯模块接受到的无线信号的市售数据采集模块；所述数据处理模块为可以处理信号采集装置5采集到的信号和数据采集模块采集到的无线信号的市售数据处理模块。所述水泵4为市售水泵4。在一些实施例中，至少有一个所述信号采集装置5安装在所述缸体2的中线上方，用于测试所述机器鱼6在所述缸体2的中线附近游动的情况。优选地，所述信号采集装置5可以设置多个，分布在所述缸体2的中线附近，或者采集区域沿所述缸体2的中线设置，使尽可能多的采集所述机器鱼6的位置信息，避免所述机器鱼6位置便宜过多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，包括控制器、缸体、循环水道、水泵和至少一个信号采集装置；/n所述信号采集装置安装所述缸体上，所述循环水道的两端分别连通所述缸体的两端；/n所述水泵安装在所述循环水道上；/n机器鱼设置在缸体内，且在所述缸体内游动；所述控制器与所述水泵、信号采集装置电性连接；所述控制器与机器鱼通信连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，包括控制器、缸体、循环水道、水泵和至少一个信号采集装置；
所述信号采集装置安装所述缸体上，所述循环水道的两端分别连通所述缸体的两端；
所述水泵安装在所述循环水道上；
机器鱼设置在缸体内，且在所述缸体内游动；所述控制器与所述水泵、信号采集装置电性连接；所述控制器与机器鱼通信连接。


2.根据权利要求1所述的模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，至少有一个所述信号采集装置安装在所述缸体的中线上方。


3.根据权利要求1所述的模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，所述信号采集装置为图像采集装置、光信号采集装置或者电信号采集装置中的任一种。


4.根据权利要求1所述的模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，所述缸体的两端分别设置有多个沿所述缸体对称设置且均匀分布的进水口和出水口；所述循环水道两端分别与每一所述进水口和出水口连通。


5.根据权利要求1所述的模拟机器鱼真实游动场景的装置，其特征在于，所述控制器为设置有无线通讯模块、数据采集模块和数据处理模块的计算机。


6.一种模拟机器鱼真实游动场景的装置的控制方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的装置，在所述缸体内水流流动的情况下，采集机器鱼在所述缸体内的位置变化，并通过控制所述缸体内的水流流速变化影响所述机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐鹏远，邱嵩，李凡，欧阳双，
申请(专利权)人：成都杰启科电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51