基于PIC18F452單片機(jī)的仿生機(jī)器魚的舵機(jī)控制

仿生機(jī)器魚實(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)器魚平臺(tái)簡(jiǎn)介：
設(shè)計(jì)制作的機(jī)器魚模仿鲹科魚類的外形，頭部采用剛性結(jié)構(gòu)的塑料材料。其形狀采用流線型，模仿真魚魚頭的形狀和大小比例。在魚頭的內(nèi)部空間里安裝電源及控制電路，并在魚頭兩側(cè)魚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)，讓魚具有自助避障的功能。
使用鋁合金制作的魚骨架把三個(gè)舵機(jī)串聯(lián)起來，魚骨架支撐起套于舵機(jī)外面的橡膠魚皮，便構(gòu)成了了機(jī)器魚的魚身這個(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身通過螺紋連接的方式固定在在剛性魚頭上，魚身的橡膠魚皮使用熱熔膠粘在魚頭上，這樣便構(gòu)成了機(jī)器魚的整體結(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。