基于PIC18F452單片機(jī)的仿生機(jī)器魚(yú)的舵機(jī)控制

仿生機(jī)器魚(yú)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)屬于教育部和北京郵電大學(xué)共同出資支持的一項(xiàng)“國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目，是一個(gè)集光、機(jī)、電、流體、智能于一體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究?jī)?nèi)容包括：仿生機(jī)器魚(yú)機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究，推薦效率的研究以及控制性能的研究。
1 仿生機(jī)器魚(yú)平臺(tái)簡(jiǎn)介：
設(shè)計(jì)制作的機(jī)器魚(yú)模仿鲹科魚(yú)類(lèi)的外形，頭部采用剛性結(jié)構(gòu)的塑料材料。其形狀采用流線(xiàn)型，模仿真魚(yú)魚(yú)頭的形狀和大小比例。在魚(yú)頭的內(nèi)部空間里安裝電源及控制電路，并在魚(yú)頭兩側(cè)魚(yú)眼處及在頭前部的偏下側(cè)安裝了3 個(gè)紅外傳感器，構(gòu)成了一個(gè)探測(cè)左、前、右三個(gè)方向的傳感器網(wǎng)絡(luò)，讓魚(yú)具有自助避障的功能。
使用鋁合金制作的魚(yú)骨架把三個(gè)舵機(jī)串聯(lián)起來(lái)，魚(yú)骨架支撐起套于舵機(jī)外面的橡膠魚(yú)皮，便構(gòu)成了了機(jī)器魚(yú)的魚(yú)身這個(gè)三關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。使用鋁合金制作的連接件將魚(yú)身通過(guò)螺紋連接的方式固定在在剛性魚(yú)頭上，魚(yú)身的橡膠魚(yú)皮使用熱熔膠粘在魚(yú)頭上，這樣便構(gòu)成了機(jī)器魚(yú)的整體結(jié)果。具體如圖1 所示。實(shí)驗(yàn)證明，這種方法簡(jiǎn)單易行，且方便拆卸和組裝。

機(jī)器魚(yú)技術(shù)指標(biāo)：巡游速度：1.2~1.5m./s；全電量巡游距離：4.5~5.5 千米；轉(zhuǎn)彎半徑：15~20cm。

2．系統(tǒng)組成及工作原理：

從功能上看，整個(gè)魚(yú)體的系統(tǒng)可以分成三大塊，分別是：感知區(qū)，決策區(qū)，行為區(qū)。感知區(qū)對(duì)應(yīng)著多紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)限傳輸模塊，而決策區(qū)指的是主控芯片(MCU),動(dòng)作區(qū)對(duì)應(yīng)著舵機(jī)串聯(lián)組成的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。具體如圖2所示。本系統(tǒng)的最重要的工作集中在對(duì)多舵機(jī)的協(xié)調(diào)控制，因此主要圍繞舵機(jī)的控制工作進(jìn)行細(xì)致詳盡的介紹。