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文章编号 2 2 2水下仿生机器鱼的研究进展水动力学实验研究Ξ梁建宏王田苗魏洪兴陶伟北京航空航天大学机器人研究所北京摘要作为仿生推进技术研究的一个主要环节仿生机器鱼平台的实验测试研究具有重要的意义本文建立了一套比较系统完整的机器鱼水动力学定性观察定量测量的实验环境并进行了速度功率参数影响测定实验! 鱼体流动显示实验和鱼体运动阻力测定实验关键词机器鱼功率测试流动显示阻力测试中图分类号 ×°文献标识码ΥΝΔΕΡΩΑΤΕΡΡΟΒΟΦΙΣΗΡΕΣΕΑΡΧΗΠΡΟΓΡΕΣΣΙΙΙ ΗΨΔΡΟΔΨΝΑΜΙΧΣΕΞΠΕΡΙΜΕΝΤΣΟΦΡΟΒΟΦΙΣΗ2 • × 2 •∞ 2¬ × •ΡοβοτιχΙνστιτυτε ΥνιϖερσιτψοφΑεροναυτιχσανδΑστροναυτιχσ ΒειϕινγΑβστραχτ ∏ ¬ ∏× ∏ ¬ ∏ √ ∏ √ √ ∏ √ ∏ √ ¬ ∏ √ ¬ 2 √ ¬ ∏ ƒ √ ∏ ∏ Κεψωορδσ ∏ √ ∏ ∏1 引言Ιντροδυχτιον对水生动物的流体力学研究始于二十世纪六十年代近年来随着仿生学的发展人们对海洋生物高超的推进能力有了新的认识并试图通过先进的实验设备和手段解释鱼类独具的高效! 高机动性的推进机理年率先对体形瘦长以鳗鲡模式游动的游鱼提出了细长体模型得到了定常线性化解≈ 年加州理工大学的× ≠ •提出了二维波动模型加入了前缘吸力及尾缘尾迹的作用对于以鱼参科模型和月牙尾推进的情形波状摆动主要集中于后体而后体段逐渐缩小形成尾柄然后连接展长较大的尾鳍波幅剧烈增大基于线化理论的解体方法已不能处理研究主要用实验方法典型的工作是 ×的×等有关水翼二维翼剖面作的摆动的实验≈ 表明在一定的频率! 振幅等参数组合下推进效率可以接近他们还用物体在摆动水翼前产生尾涡以模拟鱼身的尾迹表明了摆动尾鳍可利用这些旋涡进一步提高推力和推进效率使得人们对鱼类的高效推进机理的认识提高了一大步对于急剧激动如爆发启动! 快速转弯的鱼类也有了一些研究• 等人年用⁄°∂方法的流动显示方法显示了产生快速机动时伴随有体涡与尾鳍的相互作用≈年 ×的等对摆动鱼体的减阻进行了研究他们对自行研制的一条实验用的自由度仿生机器鱼在水槽中进行了拖曳实验≈ 测试了阻力降低的效果对于五个参数即相位角波长冲击角尾迹宽度≥ ∏ 数的变化所受的影响证明阻力降低对两个因素敏感一个是身体的波动速第卷第期年月机器人ΡΟΒΟΤ∂ ∏Ξ基金项目中国科学院机器人学开放研究实验室基金资助项目收稿日期度要超过运动速度另一个是≥ ∏ 数只能在一定范围内运动在一定条件下阻力最大可以降低约他们同时运用数字仿真对流场进行了仿真这次实验得到的许多有用结果对于鱼体游动机理的实验和理论研究有着非常重要的意义为了研制高速! 高效和高机动的微小机器鱼还有许多工作要做例如上述有关水翼高效推进的工作中考虑的是二维剖面其可代表大展弦比尾鳍却未计及/月牙形0的作用再如快速机动问题的研究中虽然揭示了快速转弯和漩涡产生有关联但解释都是定性的此外运动鱼的复杂三维非定常流动的实验室定量实验观测仍存在不少技术难点仍被认为是一种很大挑战性的问题作为仿生推进机理研究的一个主要环节仿生机器鱼的实验测试研究具有重要的意义目前国内尚未开展这方面的工作本文针对最近研制的小型机器鱼实验平台建立了一套比较系统完整的机器鱼水动力学定性观察定量测量的实验环境并进行了速度功率参数测定实验! 鱼体流动显示实验和鱼体运动阻力测定实验速度功率参数测定实验通过测量仿生机器鱼在不同的游动参数如相对波长! 频率! 摆动幅度情况下的游动速度和消耗的功率评价上述方程参数对于游动性能的影响鱼体流动显示实验则通过观察仿生机器鱼在不同摆动频率和振幅状态下的动态流场观察水流的漩涡分离获取鱼的摆动推进深层次机理阻力测定实验通过测定鱼体静态时在不同水流速度下的阻力以评估鱼体游动在不同参数的影响下游动的效率2速度功率测试实验Ποωερανδϖελοχιτψμεα−συρεμεντσ2 1 实验系统构成实验在北京航空航天大学水洞实验室进行该水洞为低速水洞速度范围∗米Ù秒工作截面≅米是循环封闭式水洞整个实验系统由机器鱼实验平台! 控制系统和数据采集系统组成如图所示图功率速度测试系统图ƒ ° √ ∏在本实验中鱼体采用相对波长ν不同的方程测试了在不同频率下鱼体游动的速度以及消耗的功率对相对波长ν! 频率与游动效果的关系进行了初步研究实验方程包含两种自由度的方程分别是自由度和自由度其中自由度是在自由度鱼体的基础上用软件锁定了第一! 二! 三自由度实现的数据通过攻角和摆动关系计算出来自由度采用相对波长ν分别为 Ù Ù Ù 的四个方程其中 Ù 的方程还采用了小振幅和大振幅两种每个频率挑选了四个频率进行实验测定速度和功率另外同时实验了手控器内单片机储存的方程这些方程相对波长为但是幅度要大于普通前述方程采用了运行效果相对较好的六种频率实验中机器鱼完全没入水面以下包括尾鳍约水流速度稳定基本稳定后进行速度和功率测定2 2 实验数据分析2 2 1 同频率变相对波长鱼体自由度稳定运行的各摆动方程中当振第卷第期梁建宏等水下仿生机器鱼的研究进展水动力学实验研究幅和频率保持不变时速度和功率数值随着身体的相对波长的增加而加大其中速度数值还近似与相对波长成正比例增长图和图是相对波长为的各方程中频率为赫兹时此种频率下鱼体运行非常稳定不会出现侧向的晃动的速度和功率随相对波长改变的曲线图等频率条件下波长2速度曲线ƒ • √ 2√ ∏ √ ∏图等频率条件下波长2功率曲线ƒ • √ 2√ ∏ √ ∏速度相对波长函数关系中经过对实验点进行最小二乘法的线性回归直线拟合即根据公式计算出ψ ξ 其中ξ为相对波长是个无量纲数ψ的单位是 Ù为速度和相对波长的关系 2 2 2 等相对波长变频率鱼体游动过程中当振幅和相对波长保持不变时随着频率的增加鱼体的速度和功率都会增加图和图是在实验标准振幅和相对波长为 Ù 时鱼体的速度和功率随频率变化的情况可以比较明显的看出速度和功率都在随着频率的增加而逐渐增加但是在图中当频率为赫兹的时候虽然消耗的功率较频率为赫兹的方程消耗的功率多但是相应的速度反而下降这主要是存在着当频率达到某一频率的时候鱼体摆动的非常剧烈输入的功率大量转移成为鱼体中前部的剧烈晃动前进推力大大降低鱼体速度下降图等波长条件下频率2速度关系ƒ ƒ ∏ 2√ ∏ √ √图等波长条件下频率2功率关系ƒ ƒ ∏ 2 ∏ √ √2 23 某个频率下发生的剧烈晃动鱼体本身的稳定性起着非常重要的作用鱼体摆动的过程中可能存在着某一个谐振频率在这个频率下鱼体的摆动会造成鱼身的强烈晃动造成输入的功率大量消耗在头部和中前部的晃动上致使鱼体产生的前进推力不足和阻力的加大在这种情况下虽然消耗的功率仍然比着前一频率在增大但是速度反而下降在此次实验的过程中在每个方程选定的四个频率中各波长的方程都是在频率为时发生强烈的晃动说明了这一频率的存在不受波长以及振幅和自由度等因素的影响3 流场显示实验Φλοωϖισυαλιζατιονρεσυλτσ流动显示的任务是使流体的传输过程可视通过各种流动显示可以了解复杂的流动现象探索其物理机制和运动规律为人们发现新的流动现象建立新的概念和物理模型提供依据通过观察仿生机器鱼在不同摆动频率和摆动幅度状态下的动态流场观察水流过动态鱼体后的漩机器人年月涡分离可以研究鱼的摆动推进机理并和理论计算结果相验证研究漩涡产生和推进力的关系3 1 实验构成实验装置由八线张线系统! ≤≤⁄相机! 摄像机和软件处理平台组成其中摄像机可用于动态记录流场同时作为摄像采集处理平台的摄像头实验机器鱼由八根张线固定在水洞中实验段长度大约米实验宽度米实验深度米鱼体在水下大约米通过内部张线支撑装置将鱼体头部固定在一个靠自重稳定的钢架上中段是一个上部带孔的密封腔它主要起连接作用连接头部和后部摆动部分上部的孔用于引出后部的天线和电源线鱼体在水中基本可以保持浮力和重力的平衡调整张线可以使鱼的轴线和来流方向平行鱼体后部在水中自由摆动3 2 实验现象记录实验得到大量漩涡形成和演变的连续图像图从宏观上看尾鳍拍动产生了反卡门漩涡序列漩涡是在尾鳍前缘卷起生成的并在每次反向拍动时脱落一个周期形成一对旋向相反的漩涡这些现象与国外研究的结果类似进一步的分析目前还在进行中图鱼体由八根张线固定在刚架上ƒ ¬图尾部漩涡的脱落过程ƒ ƒ √ ¬3 3 实验结果分析尾鳍后部形成了反卡门漩涡阵列一对方向相反的漩涡与推力产生有着重要的关系在实验中我们特别注意到了前缘漩涡以往的研究多是建立在分析二维脱落涡街的基础上认为推动鱼体前进的主要是漩涡的合成或耦合而我们在这次观察中发现鱼尾鳍在摆动时主要是前缘的涡在起作用在尾鳍的拍动中前缘卷起很强的锥形涡并稳定的附着在尾鳍表面从而可能提供了很高的升力涡的三维特性十分明显需要进一步的实验手段和分析方法才能进行精确观测和分析4 阻力测定实验Ρεσιστανχεμεασυρεμεντσ我们使用了水洞的实验装置三分力天平三分力天平是个磁感应天平通过改变两个磁极之间的间隙从而改变磁场来测定力感应天平每个方向由一个活动板通过弹簧片和支架相连支架固定不动当活动板受力时活动板前端的磁极位置就会改变而改变的位移和受力的规律与后部的弹簧钢片的挠度有关基本上是线性关系位移的改变可以第卷第期梁建宏等水下仿生机器鱼的研究进展水动力学实验研究通过与活动片固连的磁极的改变来测定通过一个平衡电桥将输出电压传到计算机的采集卡采集入计算机然后通过一套计算软件计算出某一特定电压对应的阻力由于磁极位移改变造成前端有一个∂形槽通过一个夹板把鱼体的天线固定在天平的活动板上由于鱼体的天线和鱼体是固连的鱼体天线的位移也就是鱼体的位移同时鱼体所受的阻力也就是三分力天平测定的阻力我们把三分力天平固定在水洞上方前端的活动板与鱼体上部的天线相连然后调节水流速度测定在不同水流速度下鱼体的阻力测得的鱼体所受的阻力与水流速度关系如图所示可以看出理论速度与实测速度非常接近由此可证明阻力测试系统的可靠性图阻力测量系统实物图ƒ图静态阻力与水流速度的关系ƒ √ √5 结论Χονχλυσιον在本文中我们建立起一套完整的机器鱼实验测试平台平台包括仿生机器鱼平台系统! 水洞实验槽! 功率测量系统! 流场观测系统和阻力测试系统并进行了各系统的实验测试结果证明这套实验平台是正确有效的实验结论如下鱼体游动效果与摆动的频率和相对波长有很大关系在进行的实验参数范围内速度和消耗的功率都随着这两个参数的增大而增大鱼类尾鳍在游动中作用明显尾鳍后形成反卡门漩涡阵列同时发现前缘漩涡和反卡门漩涡阵列与推进有重要关系鱼体阻力与游动速度平方之间满足线性关系参考文献Ρεφερενχεσ≈ ∏ ° ∏ 2∞ ∏ ƒ ∏≈ • × ≥ × εταλ ⁄ 2∏ ×∏ ∏ ≤ ≥ ƒ 2 ° ≥ ≥ ⁄ ∏≈ × ∏ ≥ ⁄≥≠∏ ⁄ ° °° ∏ ∏√ ∂ × ≥ √ ∞≈ × ∏ ≥ × ∏ ≥ ∞ ≥≥≈ ⁄≥ ≥× ∏ εταλ ⁄ ∏ ƒ 2∏ ƒ ∏作者简介梁建宏 2 男博士生研究领域微小型仿生机电系统机器人年月。
仿真机器鱼抢球博弈策略的研究-摘要：针对国际水中机器人大赛2D仿真项目抢球博弈，提出了一种基于场地区域划分的运球策略。
该策略合理利用比赛场地，进行区域划分，在直线运球时设置多个中间目标点降低了运球误差，以及在狭窄区域利用仿真机器鱼的身体、鱼鳍和鱼尾等鱼体各部位进行运球。
此策略避免了因鱼体与场地边缘相互作用而导致的失真现象，提高了进球效率。
关键词：机器鱼；2D仿真；区域划分；运球策略一、前言近年来，随着仿生学和机器人技术的发展，仿生机器人取得了很大的进步。
鱼类在游动的时候具有高推进效率和机动性、低噪声、高隐蔽性等优点[1]，这些优点引发了研究鱼类的运动机理和开发仿鱼类水中机器人的热潮。
URWPGSim2D仿真平台提供了一种仿生机器鱼的实时仿真系统，它可以模拟仿生机器鱼的游动规律和位姿变化，验证仿生机器鱼协作算法与执行任务的策略。
在此基础上，国际水中机器人联盟组织了国际水中机器人大赛，并设立2D仿真项目。
抢球博弈是在URWPGSim2D仿真平台版本更新后新增的2D仿真项目，任务较为复杂，对抗性强，尤其是系统随机产生的模拟水波以及仿真机器鱼和场地边缘相互作用时的失真情况，导致了鱼体坐标和位姿的跳变[2]，使仿生机器鱼对水球的控制难度提高了很多。
此项比赛目前还没有优势较为明显的策略，因此本文提出了一种基于比赛场地区域划分的仿真机器鱼运球策略以解决这些问题。
二、抢球博弈比赛平台简介2D仿真抢球博弈比赛平台是URWPGSim2D仿真平台中的一个对抗类比赛项目。
它由两支队伍参与，每支队伍有2条仿生机器鱼，初始状态时呈对称分布在左、右半场，场中共有9个仿真水球，3个蓝色水球（编号为0、1、2，每球各3分）位于场地正中央，2个红色水球（编号为7、8，每球各2分）位于场地中线上下方，4个紫色水球（编号为3、4、5、6，每球各1分）位于场地四角。
左、右各有一个球门，在初始状态时，各队球门都在其身后，通过计算10分钟内机器鱼的进入己方球门的所有球对应的总分判定胜负，分数高者获得胜利。
2014山东大学科技创新大赛获奖名单特等奖名单序号组号项目名称学院成员备注1 2-53 基于3D打印的多功能机构运动参数实验教具技术报告能动、机械曹群王睿李炳燃张益明李莹特等奖2 3-36多功能脚踏式环保料理机机械张小康李鹏飞金行龙葛云皓刘国华特等奖一等奖名单序号组号项目名称学院成员备注1 1-5 自动搜索空中物体的激光小车电气、控制杨旭亭刘正中鹿百兴张海成许晓峰一等奖2 1-8 全自动懒人行李箱物理朱秋毫朱宸正潘维韦邢艺斐一等奖3 1-9 移动温湿度监测与灭火小车信息、控制李阳梁山广徐亚楠焦念刚王丹凤一等奖4 1-20 “换”梦课堂-场景变换型智能化教室控制、机械刘庆斌郭志越许增辉马海鑫李莹一等奖5 1-29 基于CMOS传感器的自平衡小车控制韩尧杨志勇刘家君陈礼清杜敏宁李艺雯一等奖6 1-41 线性CCD智能循迹小车控制金丹潘弈威张昂徐健一等奖7 1-43 基于红外对管检测路径的仿人竞速机器人控制余昌黔杨亚宁李浩熊紫华张鼎威一等奖8 2-3 基于Arduino单片机的小黄人玩具物理、机械刘明典郝振翔钱明成孙浩宁一等奖9 2-5 基于Ardiuno的甲醛检测仪物理李左玺姜美玲马赫一等奖10 2-10 基于单片机与OpenWrt系统的物联网监控系统电气高文举陈雷张镒姜自民一等奖11 2-27 移动探测平台信息江嵩饶俊郭静明一等奖12 2-38 地震报警指挥逃离及紧急保护装置电气黄兴刘冲张黎明一等奖13 2-41 大型场地实用型多功能保洁机器人机械徐维超李锴章洁陈宝麟时风勇一等奖14 2-43 半自动化机械臂控制李杨罗维李夏刘传奇吕沃耘一等奖15 2-49 基于Android与GSM的近远程智能锁控制何欣栋贾育龙陈明明柳欣孔德颂一等奖16 3-22 基于单片机的指纹锁及GSM智能家居控制陈然陈晓天刘斌何傲林马健一等奖17 3-23自动化智能立体车库电气李欣赵耀黄刘晗黄刚毅姜复宁一等奖18 3-25节能暖气阀系统信息胡天宇曹佑龙王博仑翟少鹏谢哲一等奖19 3-28FFT音频分析与炫彩光立方信息宋宇李文涛毕英明王威孙超一等奖20 3-29基于脉搏波的无创血压心率监测仪控制温宇聪王存金王建涛李坤吴金远一等奖21 3-39基于压电效应的的遥控器信息李文涛宋宇毕英明王威谢哲一等奖22 4-7 仿生稳定器物理陈蒙李宇龙冯潇一等奖23 4-10 图书馆智能还书系统机械褚皓宇王儒阳张洪铵卞敏王敬文一等奖24 4-12 智能宿舍控制系统电气黄启彦徐福祥张慧仪一等奖25 4-21 基于Delta机构熔融沉积式（FDM）3D打印机机械燕盼弟李群胡庆宝谢瑶一等奖26 4-26 单体式无障碍停车设备机械杨尚泽李奕慧刘国华袁佶鹏韩楚一等奖27 4-31可见光通信信息贾健欧婷侯俊玲高梦真邱红一等奖28 4-32 基于公网通信的智能家居系统信息孙海宁戴朗许乙付张双林一等奖29 4-33 新型节能开关电源信息张精瑞孙鸿儒孙静平江嵩一等奖30 5-1环氧树脂制备活性炭技术环境武小琳王娟常嘉敏一等奖31 5-9全自动穿串机机械李鹏飞张小康金行龙刘国华葛云皓一等奖32 1-47智能储物柜信息秦智康刘伟松李俊儒张昊林翟建翔一等奖二等奖名单序号组号项目名称学院成员备注1 1-4手机蓝牙控制的智能小车电气李鹏黄瑞戴祖光闫凯徐若玢二等奖2 1-7电磁智能车信息陈远春陈宏球艾伦冉晨宇孙亚华二等奖3 1-14 双足竞步机器人（交叉足印）控制、信息谢启超顾杰王晓娅姜兆田何傲林二等奖4 1-23交叉足印双足机器人步态实现电气郭靖王可欣马嘉翼李正赵鹏辉二等奖5 1-25基于慧鱼控制系统的多功能助残阅读器管院郭臻梁山广刘春娜刘洪元袁吉林二等奖6 1-26基于摄像头自动寻轨的两轮智能平衡小车控制齐共新郑键渝刘鑫陈雪君齐昊二等奖7 1-27颜色识别机电气凌雨璇鲁晓玲王日照于学良薛冰郝晓亮徐嘉锐二等奖8 1-37智能走迷宫小车控制王长奇于超超薛健刘柄邑杨振发二等奖9 1-39 多功能智能小车控制陈金磊李硕张冰莹二等奖10 1-40基于蓝牙无线遥控小车设计控制朱雨晴姚赛赛余立秦立坤刘醒二等奖11 1-42飞思卡尔智能车摄像头直立车控制张昂石昕支运龙程恭亮张潇二等奖12 1-46基于51单片机的智能循迹小车信息阮丽华邵英婕、王彦波二等奖13 4-50网络式自主废品分类回收机机械王博田炜史浩天王伟胡晓东二等奖14 2-8基于Ardiuno的人体管家物理周翔、赵金、李哲二等奖15 2-14基于模糊控制的节能供暖系统电气刘威鹏郭晨雨纪忱胡爽谭晓琳二等奖16 2-15 新型收获机机械徐立朋付廷强张佳平刘鹏周志松二等奖17 2-17手势控制器电气李克强杨正二等奖18 2-22 “推广电动汽车破解雾霾困局”城市电动汽车充电网络选型设计电气张子衿、林健、李培豪、孙凯祺、赵瑾、姚越二等奖19 2-24盲童快速学习阅读机电气薛冰田晨晨朱蕾郭安琪郑健二等奖20 2-29自发电红外遥控器信息李文涛宋宇毕英明翁子清矫腾章二等奖21 2-32基于Nexys3的简易示波器信息戴朗张双林李福鹏王浩杰孙海宁二等奖22 2-34公交车免伤人系统能动王蒙达王凯杨明李振阳陈琳琳二等奖23 2-39 家用智能系统控制王鑫王春霖李檬黄家杰亢延哲二等奖24 2-40蓝牙控制小车控制曹睿智、毕敬二等奖25 2-46掌上你的生活信息侯旭阳杜明明赵坤刘元卿刘智圣二等奖26 2-47智能图书放回系统控制刘斌陈晓天陈然李文博姚亮二等奖27 2-52 基于zedBoard的手势识别系统信息张双林孙海宁二等奖28 3-2 智能门系统物理刘艳张悦唐先胜二等奖29 3-3 智能农业控制系统电气曹永吉宫志云袁佩然二等奖30 3-8 机器鱼仿真协作过孔计算机王旭邓敬方周晨阳二等奖31 3-10 基于切线圆的愤怒小鱼的进攻策略软件岳灵茜张俊华杨志勇曲月二等奖32 3-16 振动充电小能手能动徐聪张曦骆律源钱佳萍崔宁贺二等奖33 3-26 基于Arduino网络扩展板的教室人数统计系统物理孙嘉敏聂丽红谢冉冉二等奖34 3-27 智能交通系统信息王威谢哲孙超二等奖35 3-31 基于STC12LE5608AD的智能语音控制车控制王昕张扬扬程琤孔令明二等奖36 3-32 人性化自动收衣服机器人控制王经纬贺继超鲁超占大亮张千里二等奖37 3-35 楼宇监测一体化系统控制金丹谢启超何家晟张昂徐健二等奖38 3-40 基于单片机的音乐立方灯设计信息田云飞阮丽华邵英婕李广鹏李洪珊二等奖39 4-17 基于二维码的文件传输工具计算机张霖张潇梁广大滕紫薇马里程二等奖40 4-18 汽车防误踩油门制动系统机械王康孙海宁王茂垚戴郎彭雪迪二等奖41 4-19 基于单片机及蓝牙传输模块的智能家电系统信息谢颂杨周凡琨王宝玥何军林二等奖42 4-20 多旋翼气象无人机机械谭立张文龙李伟涛二等奖43 4-30 基于51单片机的音乐旋转LED显示器信息李广鹏李洪珊田云飞二等奖44 4-34 余热锅炉震打除灰装置设计能动高斌王蒙达李鸿如李振阳陈琳琳二等奖45 4-36 幻梦课堂控制梁山广王娜尹燕文王康时风勇二等奖46 4-39 行走发热鞋能动机械杨天润侯法涛张祎巽周鹏二等奖47 4-40 新型电子开水器设计机械孙巍胡芳陈时光吴奇张琳二等奖48 4-44智能楼宇生活废水发电系统设计技术报告电气贺杨烊李宗洋杨济海马嘉翼张岳二等奖49 4-45第一代基于体感温度自动调节的区域化制冷空调能动张烁朱远帅陈晓天任延泽二等奖50 4-46多功能木质电子琴控制邹家祥常昊黄佳敏焦蕾张馨月二等奖51 4-49无线充电技术报告电气王春鹏黎琦郭天茂董建泉朱晓二等奖52 5-2CXCR4蛋白在胃癌临床病理学特征及预后关联性的Meta分析医学院韩明志吕顺张娅付瀚辉边瑞祥二等奖53 5-3镉作用于PPM的M1位点从而抑制其催化活性的研究医学院王闻博潘畅刘宏达付晓蕾崔剑锋二等奖54 5-6 方向教育有限公司创业计划管理方鑫桑燊许涛游腾飞刘佳亲二等奖55 5-12提升中国文化软实力文学院李子春二等奖56 5-17 圣行物联科技有限公司创业计划书信息付华勇刘松王越王娜张荣二等奖三等奖名单序号组号项目名称学院成员备注1 1-1 自平衡小车文学、控制、机械姜复宁、刘小龙、毕世升，于凯航三等奖2 1-6 双足机器人控制魏姗姗王新菊余立杨军林朱雨晴三等奖3 1-10 双足竞步机器人窄足组控制、机械李中祥、王强、王儒阳、高峰、袁松三等奖4 1-18 六自由度机器人信息、机械、能动张恒胜、王彦波、马艳、何蕊恬、冯飙三等奖5 1-21 双足机器人-创始者号控制、物理、信息、软件金丹张彭玺杨佳佳刘明典三等奖6 1-22 慧鱼车窗模型电气崔竞元陈乾阳夏万川王世奇李文琴尹昭然三等奖7 1-30 双舵机四足机械狗电气李冠群刘文强李远志三等奖8 1-31 砖块传送机电气潘黄兴王子江陈蕾鲁晓玲凌雨璇王日照三等奖9 1-32 基于MC9S12的电磁智能车控制赵明、周鲁、马浩良、石立阳、鲁超三等奖10 1-35 基于线性CCD的智能循迹小车控制寇展王晓东王茂垚钟永昌周媛三等奖11 1-38 基于CMOS的智能循迹小车控制杜宇恒程吉禹周梦婕王亚翔柳宗昌三等奖12 1-44 基于线性CCD智能车控制王哲辰杨佳佳刘泽坤孙凤宇焦慧君三等奖13 1-45 双足竞步机器人信息周彬、吴昊、石司磊、张瑞玲、张晓敏三等奖14 2-1 基于MSP430的低功耗定时遥控开关信息、机械陈凌龙、段本超、成昌龙、夏军、安选伟三等奖15 2-4 智能风扇物理路霄汉、郭肖洋、耿锐、刘雨鑫三等奖16 2-6 基于单片机燃气灶自动断气装置电气朱元振、李熙娟、王恒通、李倩三等奖17 2-7 基于单片机的小车物理赵一凡、宋祎琛、张书瑞、王世才三等奖18 2-9 机器鱼仿真项目水球斯诺克软件王欣、韩潇、张倩、乔荣轩三等奖19 2-11 显示屏开断智能控制系统电气谭晓琳、马跃洋、司季、黄鹏、朱春鹭三等奖20 2-12 水光沼综合综合一体化采暖系统电气路晓敏姜自民于学良黄家凯吕健三等奖21 2-13 利用空调外机风能驱动的家用智能照明系统电气邵常政张岷浩高文凯康奇豹耿俊雄三等奖22 2-16 新型苹果套袋器机械徐立朋王少凡谢宝莹侯发涛颜格三等奖23 2-18 基于磁耦合共振技术的分布式无线充电车库电气、土建翟一唯田贯宇孙凯祺朱萌张恒媛三等奖24 2-19 空中摇篮项目管院机械方鑫、桑燊、游腾飞、许涛、刘佳亲三等奖25 2-23 节能城市照明系统电气翟少鹏胡天宇王博伦刘智杰鲍威宇谭晗卓三等奖26 2-25 集手机充电等功能为一体的发电鞋控制电气法院刘庆斌郭志越康奇豹曹敏敏杜宇恒三等奖27 2-26 多功能飞行器土建张孝健马超朱再平三等奖28 2-31 智能家居系统模型电气孙润稼张舟宁黄家豪姜力扬齐新雨三等奖29 2-36 防近视报警器电气马振川张臣张力兵三等奖30 2-48 自动控制型太阳能路灯控制周梦婕杜宇恒杜晓坤陈宝麟薛晓玉王舢三等奖31 2-50 餐饮油水高效分离系统能动李艺雯杜润本王发鹏马振国迟长云三等奖32 2-51 基于单片机AT89S51和DHT11电气尹雪燕李佳琪孙润稼陈翠娉翟鹤峰三等奖温度检测器的湿手触摸报警插座33 3-1基于四轴飞行器的PM2.5检测系统物理唐先胜张博杰张钰安冬艾号强三等奖34 3-7可调波段高光效智能灯光系统信息矫腾章刘尊宁刘培成王琰三等奖35 3-9基于arduino的语音安全卫士技术报告物理陈建国汪泽洋沙聪赵昶皓三等奖36 3-11基于单片机的指纹识别门禁系统物理黄应生冯占赫杨希光三等奖37 3-13超声波测距语音播报论文信息王宝玥三等奖38 3-14创新型实用升降椅机械电气叶超资小云赵连方顾德鹏张博文孙士丹鲍银刚三等奖39 3-20 抗疲劳运动电脑椅机械周继陈胡庆宝黄金铭李金鑫葛杏航三等奖40 3-21智能台灯能动马春山张恒胜张莹马艳三等奖41 3-24花卉养殖助手控制刘庆斌张昂郭志越任延泽杜宇恒三等奖42 3-33基于单片机的多传感器信息监测系统控制陈晓天刘斌陈然李文博姚亮三等奖43 3-34基于单片机的蓝牙控制门锁控制尚修亮刘洪超龚文頔李腾焦蕾三等奖44 3-37基于单片机的车载温湿度和加速度传感器系统控制焦慧君秦小娟张咪杨佳佳三等奖45 3-38路灯亮度自动调节系统控制余立周强杜胜利魏姗姗王新菊三等奖46 4-1 语音灯泡物理冉亚洲李沅锦齐昊马鹏程三等奖47 4-3 新型链条清洗器机械孔维明吴艳杨侯法涛徐立鹏刘海滨三等奖48 4-4 基于单片机的近视预防报警系统物理唐先胜张博杰张钰安冬艾号强三等奖49 4-11 基于单片机的智能路灯节能控制装置设计报告电气黄瑞徐博文徐若玢李鹏张岷浩三等奖50 4-13机器鱼仿真项目水球5V5软件高睿杨王鹏张锐李威三等奖51 4-14基于单片机温度湿度检测控制张雪松高峰潘秋宇袁帅黄宇乾三等奖52 4-22基于新型光源的智能光照系统物理王健隋庆先三等奖53 4-23基于光伏发电的智能交通系统控制刘家君杜敏宁韩尧李朋陈鹏宇三等奖54 4-25扑翼飞行器机械李洋李鹏飞李盖吕沃耘和焕斌三等奖55 4-28 利用蒸汽余压驱动供热首站循环泵技术电气孙明张欢郭啸凌云逸孙燕丽三等奖56 4-29 全自动折叠式景观车库机械张博文褚理想郭晓阳袁瑞丁洪鹏三等奖57 4-35用单片机实现D类功放计算机李玉巧三等奖58 4-37 基于FPGA的示波器信息高梦真王宝月沈珍琪姜复宁三等奖59 4-42基于图像识别的分布式智能节电控制系统电气田昕曹恩宇张璐王柯杨振发三等奖60 5-4 “优乐”储水箱有限责任公司创业计划书能动徐锶瑶张业雷郭雨晴任皓舒曼三等奖61 5-5基于灰度关联分析的综合中心度指标在评估网络节点重要性上的应用电气张镒赵丽伟周凡琨谢颂杨三等奖62 5-7基于共振原理的飞机噪音发电系统电气王博仑翟少鹏胡天宇李宁康段小木三等奖63 5-13 中国软实力建设的必经之路文学院彭庆雄三等奖64 5-18 风力发电机风向跟踪控制系统信息付华勇李毅辉三等奖优秀奖名单序号组号项目名称学院成员备注1 1-2 基于语音控制的机器手臂机械、信息、控制安选伟陈凌龙张艳明王成果魏鑫优秀奖2 1-3 双足竞步交叉足机器人机械、控制许增辉、马健、周继陈、李莹、牛佳慧优秀奖3 1-11 光电组智能车控制亢延哲刘庆斌曹永吉王一鸣王康优秀奖4 1-12 Atmega16控制的避障小车物理史浙鲁、史建楠优秀奖5 1-13 基于Ardiuno的智能清扫小车物理苟军林马天骁刘晓宁优秀奖6 1-15 自动循迹智能小车机械、电气刘飞、丁传仓、鲁帅其、刘冲、张然然优秀奖7 1-16 双足机器人控制、管理张凯、万方、甘颖、马致彬、腾宇优秀奖8 1-17 基于光电导航的智能小车物理信息卞国栋赵鹏玮孙维登优秀奖9 1-19 智能车控制机械夏壮赵远洋柯宝泉陈圆圆向锋优秀奖10 1-24 机器人小狗控制陈宏球江嵩齐弼卿赵东方牟际腾优秀奖11 1-28 机器人小狗控制张宜良陈智瑜冯磊李栋宇张一凡瞿崇兵优秀奖12 1-33 电磁车控制李杨、孔诗涵、包铭磊、刘传奇、周媛优秀奖13 1-34 多功能手电筒电气黄如祥李中阳杨旭东杨馥伊优秀奖14 1-36 慧鱼废墟搜救小车控制信息尹燕文张扬扬齐维龙王莹莹王燕优秀奖15 2-2 基于雨滴模块的定时收衣系统信息、机械段本超、夏军优秀奖16 2-20 基于单片机的水温控制系统物理尤红权蒋贺丰杨斌优秀奖17 2-21 基于GPS与GSM通信的防酒驾闭油门预警及报警装置机械王彦波张恒胜马艳邵英婕乔迁录优秀奖18 2-30 红外遥控开关信息葛润东、罗传琛、刘治东优秀奖19 2-37 一种新型机构的可伸缩式的擦窗器机械谢少明田敬国白冰董昊鄢胜优秀奖20 2-42 卷烟厂成品库烟箱扫描系统机械孙成涛田晨晨尚皓宇刘战捷邵常政优秀奖21 2-44 基于噪声发电的户外广告牌系统能动文静曹永吉王钟慧吾慧星徐锶瑶优秀奖22 2-45 基于蓝牙与GSM的智能防盗系统电气包铭磊，赵明，周鲁，李玉涛，鲁超优秀奖23 2-54 基于单片机的封闭空间气体自动换气装置物理艾铭忠魏铮黎伦优秀奖24 2-55 浆粕厂棉纤维漂白机械王康王蒙哲郑健杜佳益王崇兴优秀奖25 3-4 四旋翼飞行器物理盖天洋彭立彬胡顺优秀奖26 3-5无人机模拟实验台机械崔华晨杨尚泽、龙军磊尹月王续颖优秀奖27 3-6仓库智能识别分类装置机械侯鑫张永福王尧张博文张洪铵优秀奖28 3-12基于51单片机的纸张张数测量仪控制张辰亓晓雯王淑敏吴雅婧王奕欣优秀奖29 3-15智能声控锁物理韩祖银赵子建王云龙优秀奖30 3-17基于重力感应的机械手电气杨新虹鹿百兴董梦雅李杰王柯优秀奖31 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仿生机器鱼在水下探测中的应用研究在水下探测领域，虽然已经出现了许多高科技的设备，但是传统的潜水艇等设备却存在诸多的不足，比如噪音大、造价昂贵等问题。
而仿生机器鱼作为一种新型水下探测设备，其优异的性能和低廉的价格让人们越来越关注它。
一、仿生机器鱼的发展历程仿生机器鱼的概念最早可以追溯到上世纪八十年代，当时美国纳税人联盟推出了一项名为“我为何要为一条鱼出钱”的运动，机器鱼项目则是其中的一个支持项目。
此后，越来越多的科学家开始异想天开，试图研制出一种可在水下自由活动并执行某种任务的机器鱼。
近年来，随着人工智能、传感技术等科技的迅速发展，仿生机器鱼的研制进入了一个快速发展的时期。
从最初的底盘、摆尾到逐渐实现完整的仿生鱼体，仿生机器鱼已经不再只是一个概念，而是通过不断实验和改进，逐步变成了一种带有实际应用价值的机器人。
二、仿生机器鱼的原理和性能特点仿生机器鱼的外观和动作都是模拟真实鱼类的。
其主要原理是采用一组电机驱动摆尾，并以尾部位置的微调来更改鱼体运动轨迹，从而实现鱼类的自由游动。
同时，通过传感器和数据采集器，仿生机器鱼还能够实现环境感知和控制。
仿生机器鱼由于其良好的仿生性，具有逼真鱼类运动、低噪声、低能耗、适应性强等特点，因此可以被广泛应用于水下探测、水族馆展览、水下摄影等领域。
三、仿生机器鱼在水下探测中的应用前景仿生机器鱼作为一种新兴的水下探测设备，其应用前景也越来越广泛。
在海洋勘探、水下环境监测、水下物流运输等领域，仿生机器鱼都已经被应用。
首先，仿生机器鱼可以用于海洋勘探领域。
现有的探测设备很难获取更深的海洋信息。
而仿生机器鱼在探测海底建筑、海洋生物等问题上具有很大的优势，可以更深入地了解海洋世界。
其次，仿生机器鱼还可以用于水下环境监测。
水下环境监测需要不间断、全面的水下信息收集，并通过处理后上传到地面，在人类不能够到达的水下区域，仿生机器鱼则可以轻松的收集信息。
最后，仿生机器鱼还可以用于水下物流运输，如水下管道维修等方面。
二自由度胸尾鳍协同推进仿生机器鱼运动控制研究二自由度胸尾鳍协同推进仿生机器鱼运动控制研究摘要：本文针对胸尾鳍协同推进的仿生机器鱼进行运动控制研究，通过建立二自由度胸尾鳍模型，分析鳍运动机理，探索协同推进策略，提出运动控制方案，并通过数值仿真验证其有效性。
研究结果表明，该控制方案能够实现机器鱼在水中自由移动、旋转和机动转弯等各种动作。
一、引言随着科技的不断进步和社会的快速发展，仿生机器鱼的研究日趋活跃。
仿生机器鱼的运动控制是其最核心的研究内容之一。
传统的仿生机器鱼运动控制方法大多是基于单一驱动机构的设计，但这种设计在实现多自由度、灵活性较高的运动时存在一定的局限性。
因此，本文研究了二自由度胸尾鳍协同推进的仿生机器鱼运动控制方法，以期提出一种更加有效和灵活的控制方案。
二、二自由度胸尾鳍模型建立本文首先建立了二自由度胸尾鳍模型，将机器鱼的胸鳍和尾鳍作为两个独立的自由度。
通过对胸鳍和尾鳍的结构特点进行分析，建立了它们相互之间的运动关系。
三、鳍运动机理分析为了深入了解胸尾鳍的运动特性，本文对鳍的运动机理进行了分析。
通过理论推导和数值模拟，得到了鳍运动与机器鱼推进能力之间的关系。
同时，还研究了鳍的波形、频率和幅度等参数对机器鱼运动性能的影响。
四、协同推进策略研究基于对胸尾鳍运动机理的分析，本文提出了一种协同推进策略。
该策略通过对胸鳍和尾鳍控制信号的调节，使得二者在运动上保持一定的同步性和协调性，从而实现机器鱼的协同推进。
五、运动控制方案设计根据协同推进策略，本文设计了一种鳍运动控制方案。
该方案通过调节胸鳍和尾鳍的运动轨迹和频率，实现机器鱼的各种运动模式，包括直线运动、转向、机动转弯等。
同时，为了提高机器鱼的运动灵活性，还引入了反馈控制和优化算法等技术手段。
六、数值仿真验证为了验证运动控制方案的有效性，本文进行了数值仿真实验。
通过建立仿真模型和搭建仿真平台，对运动控制方案进行了测试和评估。
实验结果表明，该方案能够有效实现机器鱼在水中的自由移动、旋转和机动转弯等动作，并且具有较好的稳定性和鲁棒性。
