本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚。

背景技術(shù)：

機(jī)器魚，故名思議，從材料制作的外形像魚的機(jī)器，機(jī)器魚已在水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用，這一類型的機(jī)器魚通常裝有化學(xué)傳感器，用于分析水中污染物成分等。本款機(jī)器魚擬用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，用于定期驅(qū)趕魚群，使魚群定期游動(dòng)，肉質(zhì)得到改善，提高市場效益。

當(dāng)前機(jī)器魚的驅(qū)動(dòng)方式常?；诜律鷮W(xué)，主要分為以下三種：

a.Anguilliform：(鰻狀的)通過整體身軀肌肉的波動(dòng)來游動(dòng)，像鰻魚一樣

b.Carangiform：通過尾鰭和與尾部相連的身軀擺動(dòng)來游動(dòng)，像鮭魚，金槍魚，旗魚

c.Ostraciifrom：只通過尾鰭的擺動(dòng)而不利用身體擺動(dòng)而進(jìn)行泳動(dòng)

然而當(dāng)前機(jī)器魚技術(shù)存在以下的弊端和改進(jìn)：

1、現(xiàn)有機(jī)器魚多用于水質(zhì)監(jiān)測等領(lǐng)域，依靠精密的化學(xué)傳感器等，造價(jià)高。

2、由于其應(yīng)用限制，當(dāng)前機(jī)器魚對于其外形和游動(dòng)速度不加要求，然而用于驅(qū)趕魚群的機(jī)器魚對于其游動(dòng)速度具有較高的要求。

3、現(xiàn)有機(jī)器魚技術(shù)的防水流程復(fù)雜，且防水效果較差，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚及其控制方法。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚，包括順次相連且外表面包裹蒙皮的魚頭、魚身和魚尾；所述的魚頭內(nèi)部設(shè)有相連的排水針管、排水舵機(jī)、曲柄滑塊和攝像頭；所述的排水舵機(jī)通過曲柄滑塊與排水針管的活塞相連，用于驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)以改變管內(nèi)液體質(zhì)量；所述的排水針管數(shù)量為雙數(shù)，兩兩對稱設(shè)置于魚頭內(nèi) 部，且針頭的出水口位于魚頭外部；

所述的魚頭通過連接支架與魚身相連，魚身內(nèi)設(shè)有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)之間通過級連固定件相連，最靠近魚尾的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)通過級連固定件與魚尾相連；級連固定件上固定有用于支撐蒙皮的蒙皮框架；靠近魚尾的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)在靠近魚頭的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述的攝像頭、排水舵機(jī)和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)分別與控制器相連。

作為優(yōu)選，所述的控制器為樹莓派。

作為優(yōu)選，所述的蒙皮采用3M VHB膠帶進(jìn)行防水密封。

作為優(yōu)選，所述的控制器、排水舵機(jī)和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)由電源設(shè)備進(jìn)行供電，電源設(shè)備包括航模電池、電壓降壓模塊和輔助電路

作為優(yōu)選，所述的級連固定件整體呈Z形，上臂末端呈十字形，通過螺釘與上一級舵機(jī)的舵盤相連，上臂始端留有兩個(gè)螺紋孔，用于與下一級舵機(jī)相連，進(jìn)而完成級連的功能，并且傳遞扭矩；上臂始端設(shè)有肋板以提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

作為優(yōu)選，所述的控制器通過無線傳輸模塊與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

該機(jī)器魚的控制方法包括上下運(yùn)動(dòng)控制和左右運(yùn)動(dòng)控制；

所述的上下運(yùn)動(dòng)控制步驟如下：

S101：通過攝像頭采集魚群圖像，并由控制器通過無線傳輸模塊發(fā)送至服務(wù)器，在服務(wù)器端對圖像中的目標(biāo)魚群進(jìn)行位置識別，并將位置信息轉(zhuǎn)換成控制指令傳輸回控制器中；

S102：控制器接收控制指令后，解析出該指令所對應(yīng)的俯仰角度

S103：控制器控制排水舵機(jī)在t時(shí)間內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)角度θ₁，θ₁＞0時(shí)排水針管水的體積增加，且θ₁的計(jì)算公式如下：

${\mathrm{\θ}}_1=arctan\left(\frac{J_{1}arctan\frac{z}{y}}{t^2{\mathrm{\ρgAL}}_{1}R}\right)$

式中：

y-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的軸向距離；z-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的豎直方向距離；ρ-液 體密度；g-重力加速度；A-排水針管的橫截面積；L₁-針管中心與魚重心距離；R-舵機(jī)曲柄滑塊長度；J₁-機(jī)器魚豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

上述公式的推導(dǎo)原理如下：

機(jī)器魚的上下運(yùn)動(dòng)需要改變機(jī)器魚在徑向的俯仰角。為了便于控制，我們采用了固定時(shí)間調(diào)節(jié)的方式。

首先當(dāng)魚接收到旋轉(zhuǎn)命令后，能夠解析出指令俯仰角度通過俯仰角度經(jīng)過以下的計(jì)算能夠得到在指定時(shí)間t內(nèi)，排水舵機(jī)所需要轉(zhuǎn)過的角度θ₁：

通過改變排水舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度θ₁來改變排水針管中的水的體積ΔV，其對應(yīng)關(guān)系如下：

d＝R sinθ₁

ΔV＝dA＝RAsinθ₁

體積的變化造成機(jī)器魚前部重力ΔF的變化，進(jìn)而來改變機(jī)器魚的前后扭矩ΔT的大?。?/p>

ΔF＝ΔVρg＝ρgARsinθ₁

ΔT＝2ΔFL₁＝2ρgAL₁Rsinθ₁

扭矩ΔT會(huì)造成機(jī)器魚在徑向的旋轉(zhuǎn)，計(jì)算可得：

ΔT＝J₁β₁

若我們要求運(yùn)動(dòng)在時(shí)間t內(nèi)完成則可以得到下面的等式：

$\∫\∫{\mathrm{\β}}_{1}dtdt=arctan\frac{z}{y}$

$\∫\∫\frac{2{\mathrm{\ρgSL}}_1{\mathrm{Rsin\θ}}_1}{J_1}dtdt=arctan\frac{z}{y}$

求解得即若使魚在時(shí)間t內(nèi)偏轉(zhuǎn)角度，需 要要求旋轉(zhuǎn)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)

d-排水針管活塞位移；ΔV-排水針管排水體積；ΔF-因ΔV而增加的重力；ΔT-因ΔV而增加的轉(zhuǎn)矩；β₁-機(jī)器魚豎直方向旋轉(zhuǎn)角加速度；

y-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的軸向距離；z-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的豎直方向距離；ρ-液體密度；g-重力加速度；A-排水針管的橫截面積；L₁-針管中心與魚重心距離；R-舵機(jī)曲柄滑塊長度；J₁-機(jī)器魚豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

S104：完成步驟S102后，由控制器控制排水舵機(jī)恢復(fù)至未旋轉(zhuǎn)前的角度；

S105：不斷重復(fù)S101～S104，實(shí)現(xiàn)垂直方向?qū)δ繕?biāo)魚群的追趕；

所述的左右運(yùn)動(dòng)控制步驟如下：

S201：通過攝像頭采集魚群圖像，并由控制器通過無線傳輸模塊發(fā)送至服務(wù)器，在服務(wù)器端對圖像中的目標(biāo)魚群進(jìn)行位置識別，通過魚群偏離圖像中心的位置預(yù)測得到機(jī)器魚需要偏離的角度θ₂，并將位置信息轉(zhuǎn)換成控制指令傳輸回控制器中；根據(jù)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)幅度限制，設(shè)置魚尾擺動(dòng)次數(shù)N，來回?cái)[動(dòng)記為1次，單次擺動(dòng)使機(jī)器魚偏離的角度為θ'，θ'＝θ₂/N；

S202：控制器接收控制指令后，解析出該指令所對應(yīng)的雙側(cè)不對稱旋轉(zhuǎn)角度α和γ；其中α和γ為所有驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度之和，α＞0時(shí)，魚尾以魚頭為原點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；γ＞0時(shí)，魚尾以魚頭為原點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；α和γ滿足以下約束條件：

τ₁＝F_DL₂cos(γ-γ₁)

τ₂＝F_DL₂cos(α-α₁)

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{{\mathrm{\τ}}_1-{\mathrm{\τ}}_2}{4J_2}{t}^2$

式中：雙側(cè)魚尾受力作用點(diǎn)和魚重心之間所稱角度為角度α₁和γ₁；F_D為尾部所受的總作用力；L₂-魚尾中心與魚重心間的距離；J₂為機(jī)器魚水平方向的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量；τ₁-魚身以魚頭為原點(diǎn)順時(shí)針方向所受力矩；τ₂-魚身魚頭為原點(diǎn)逆時(shí)針方向所受力矩；t-為單次擺動(dòng)過程的總時(shí)間；

以上公式的推導(dǎo)原理如下：

水平方向控制按照左右兩個(gè)擺動(dòng)周期作為一次控制周期，進(jìn)行粗略控制，每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ'。控制的流程為：

接收到旋轉(zhuǎn)命令，解析出旋轉(zhuǎn)方向。然后對尾部舵機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角方向的不對稱控制。最后完成后魚身恢復(fù)到初始狀態(tài)。

其中機(jī)器魚每次旋轉(zhuǎn)的角度θ'與雙側(cè)不對稱旋轉(zhuǎn)角度α和γ之間的關(guān)系如下：

機(jī)器魚魚尾打水所收到的合外力可由以下公式計(jì)算得：

$F_D=\frac{1}{2}{C}_d{\mathrm{\ρv}}^{2}S$

其中v＝ωL₂。

如果左右之間的角度為雙側(cè)不對稱旋轉(zhuǎn)角度α和γ，雙側(cè)魚尾受力作用點(diǎn)和魚重心之間所稱角度為角度α₁和γ₁，則兩側(cè)極端位置所收到的力矩為：

τ₁＝F_D sinγL₂sinγ₁+F_D cosγL₂cosγ₁＝F_DL₂cos(γ-γ₁)

τ₂＝F_D sinαL₂sinα₁+F_D cosαL₂cosα₁＝F_DL₂cos(α-α₁)

由于機(jī)器魚擺動(dòng)的速度較快，我們可以將受力進(jìn)行近似，并且認(rèn)為是恒力矩，則單次擺動(dòng)所轉(zhuǎn)過的角度為：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{{\mathrm{\τ}}_1-{\mathrm{\τ}}_2}{4J}{t}^2$

以總共擺動(dòng)兩次為例，所以每次執(zhí)行旋轉(zhuǎn)命令所轉(zhuǎn)過的角度為：

${\mathrm{\θ}}_2=2{\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{{\mathrm{\τ}}_1-{\mathrm{\τ}}_2}{2J}{t}^2$

上述公式中涉及參數(shù)的定義如下：

為尾部所受的總作用力；C_d-阻力系數(shù)；v-魚尾擺動(dòng)線速度； S-魚尾面積；L₂-魚尾中心與魚重心距離；J₂為水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；τ₁-魚身順時(shí)針方向所受力矩；τ₂-魚身逆時(shí)針方向所受力矩；t-為單次擺動(dòng)的總時(shí)間；γ-魚尾順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度；γ₁-魚尾相對重心轉(zhuǎn)過的順時(shí)針角度；α-魚尾逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度；α₁-魚尾相對重心轉(zhuǎn)過的逆時(shí)針角度。

S203：控制器控制驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，向兩側(cè)依次擺動(dòng)α和γ，并重復(fù)N次；

S204：不斷重復(fù)S201～203，實(shí)現(xiàn)水平方向?qū)δ繕?biāo)魚群的追趕。

作為優(yōu)選，所述的上下運(yùn)動(dòng)控制和左右運(yùn)動(dòng)控制同時(shí)或分別或依次進(jìn)行。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下技術(shù)效果：

(1)機(jī)器魚的機(jī)械效率和游動(dòng)速度問題

現(xiàn)有技術(shù)多用于水下攝影、水質(zhì)勘測等，重點(diǎn)放在其探測器的精密程度上，不對機(jī)器魚平臺(tái)的游動(dòng)速度具有較高要求，然而本款機(jī)器魚通過對于機(jī)械結(jié)構(gòu)的改善和合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃增加游動(dòng)速度，提高輸出效率。

(2)機(jī)器魚的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問題

傳統(tǒng)機(jī)器魚常用于固定深度的水下，然而這款機(jī)器魚的應(yīng)用場所環(huán)境復(fù)雜，需要多種運(yùn)動(dòng)方向(直行、轉(zhuǎn)彎、上浮、下沉等)，此款機(jī)器魚通過一個(gè)固定于魚頭處的排水裝置，改變魚的重量，進(jìn)而改變其密度，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚在水中的上浮及下沉。

(3)機(jī)器魚的防水問題

傳統(tǒng)技術(shù)未開發(fā)一套成本較低的防水結(jié)構(gòu)，此款機(jī)器魚利用了一種高彈性的材料VHB進(jìn)行魚身的防水和密封，既保護(hù)了電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)，又不干擾機(jī)器魚本身的運(yùn)動(dòng)。

附圖說明

圖1為一種用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚的俯視內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖2為級連固定件的示意圖；其中a)為主視圖；b)左視圖；c)俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的機(jī)器魚側(cè)視圖；

圖4為機(jī)器魚左右運(yùn)動(dòng)的控制示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的排水舵機(jī)曲柄滑塊裝置運(yùn)動(dòng)示意圖；

圖6為機(jī)器魚上下運(yùn)動(dòng)的控制示意圖。

圖中：排水針管1、排水舵機(jī)2、曲柄滑塊3、級連固定件4、蒙皮框架5、魚尾6、連接支架7、控制器8和攝像頭9；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述和說明。本實(shí)用新型中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1和3所示，一種用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚。該機(jī)器魚主體部分分為順次相連且外表面包裹蒙皮的魚頭、魚身和魚尾6。蒙皮采用3M VHB膠帶進(jìn)行防水密封，每次下水前都需要重新包裹，以保證機(jī)器魚內(nèi)部的防水性能。

所述的魚頭內(nèi)部設(shè)有相連的排水針管1、排水舵機(jī)2、曲柄滑塊3和攝像頭9；所述的排水舵機(jī)2通過曲柄滑塊3與排水針管1的活塞相連，用于驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)以改變管內(nèi)液體質(zhì)量；所述的排水針管1數(shù)量為雙數(shù)，兩兩對稱設(shè)置于魚頭內(nèi)部，且針頭的出水口位于魚頭外部。本實(shí)施例中，排水針管1、排水舵機(jī)2及曲柄滑塊3作為質(zhì)心調(diào)整模塊，共有2套，對稱放置于魚頭下部。舵機(jī)帶動(dòng)曲柄滑塊旋轉(zhuǎn)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與排水針管內(nèi)活塞相連，從而將舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述的魚頭通過連接支架7與魚身相連。本實(shí)施例中，魚身內(nèi)設(shè)有3個(gè)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)之間通過級連固定件4相連，最靠近魚尾6的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)通過級連固定件4與魚尾6相連。魚尾部分前半部分采用與舵機(jī)級聯(lián)固定件上臂部分相同的結(jié)構(gòu)，后半部分固連一個(gè)魚尾形狀的排水板，通過打水的方式推動(dòng)魚在水中前進(jìn)。

級連固定件4上固定有用于支撐蒙皮的蒙皮框架5。本實(shí)施例中，蒙皮框架5分為大小三個(gè)，呈橢圓形，分別通過膠連的方式固定在級聯(lián)固定件上，面積大小比例分別為13:11:7，每級框架由兩個(gè)由左右兩個(gè)堆成的部分組成，上下分別由大小不同的1/4橢圓組成，相互之間平滑連接?？拷~尾6的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)在靠近魚頭的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。尾部首級舵機(jī)通過螺釘固定在連接支架7上。如圖2所示，級連固定件4整體呈Z形，上臂末端呈十字形，通過螺釘與上一級舵機(jī)的舵盤相連，上臂始端留有兩個(gè)螺紋孔，用于與下一級舵機(jī)相連，進(jìn)而完成級連的功能，并且傳遞扭矩；上臂始端設(shè)有肋板以提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

所述的攝像頭9、排水舵機(jī)2和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)分別與控制器8相連。本具體實(shí)施方式中控制器8為便于開發(fā)的樹莓派。樹莓派通過螺釘安裝在機(jī)器魚內(nèi)部，實(shí)現(xiàn) 機(jī)器魚的基本控制。攝像頭采用樹莓派配套的專用攝像頭，通過CSI接口與樹莓派對應(yīng)接口連接，攝像頭模塊通過支架固定在魚的前部。

機(jī)器魚中控制器8、排水舵機(jī)和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)由電源設(shè)備進(jìn)行供電，電源設(shè)備包括航模電池、電壓降壓模塊和輔助電路。

為了實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程服務(wù)器的交互，控制器8通過無線傳輸模塊與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

本實(shí)用新型對機(jī)器魚的基本控制原理為：

水平方向控制：接收到服務(wù)器端的指令后，樹莓派會(huì)采取一系列的動(dòng)作，以完成機(jī)器魚水平方向的位置控制：

左：向左移動(dòng)，α>β；中：向前直線移動(dòng)，α＝β；右：向右移動(dòng)，α<β

豎直方向控制：接收到服務(wù)器端的指令后，樹莓派會(huì)采取一系列的動(dòng)作，以完成機(jī)器魚豎直方向的位置控制。

上：排水舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)曲柄連桿裝置，使活塞前移，這樣機(jī)器魚的整體重心后移并且重力減小，雙方面原因造成魚身上浮。

下：排水舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)曲柄連桿裝置，使活塞后移，這樣機(jī)器魚的整體重心前移并且重力增加，雙方面原因造成魚身下沉。

樹莓派中還設(shè)有輔助程序，輔助程序主要是用來執(zhí)行一些輔助的功能，其中包括：

自平衡控制：通過單獨(dú)改變左右排水舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，使魚身總體質(zhì)心位置發(fā)生改變，相對于機(jī)器魚的幾何重心產(chǎn)生一定的扭矩，以保證機(jī)器魚自身的扭矩平衡。

低電壓保護(hù)：當(dāng)機(jī)器魚檢測到工作電池電壓低于一定閾值時(shí)，會(huì)啟動(dòng)低電保護(hù)，排光質(zhì)心調(diào)整模塊中針筒中的所有的水并使魚尾對稱運(yùn)動(dòng)，迫使機(jī)器魚浮出水面。

進(jìn)一步的，基于上述機(jī)器魚，還可以提供一種所述用于魚群養(yǎng)殖業(yè)的自主追趕魚群機(jī)器魚的控制方法，包括上下運(yùn)動(dòng)控制和左右運(yùn)動(dòng)控制。上下運(yùn)動(dòng)控制和左右運(yùn)動(dòng)控制可以根據(jù)實(shí)際需要同時(shí)、分別或依次進(jìn)行。

如圖5～6所示，所述的上下運(yùn)動(dòng)控制步驟如下：

S101：通過攝像頭9采集魚群圖像，并由控制器8通過無線傳輸模塊發(fā)送至 服務(wù)器，在服務(wù)器端對圖像中的目標(biāo)魚群進(jìn)行位置識別，并將位置信息轉(zhuǎn)換成控制指令傳輸回控制器8中；

S102：控制器8接收控制指令后，解析出該指令所對應(yīng)的俯仰角度

S103：控制器8控制排水舵機(jī)2在t₁時(shí)間內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)角度θ₁，θ₁＞0時(shí)排水針管1水的體積增加，且θ₁的計(jì)算公式如下：

${\mathrm{\&theta;}}_1=arctan\left(\frac{J_{1}arctan\frac{z}{y}}{{t_1}^2{\mathrm{\&rho;gAL}}_{1}R}\right)$

式中：

y-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的軸向距離；z-目標(biāo)點(diǎn)與魚重心的豎直方向距離；ρ-液體密度；g-重力加速度；A-排水針管的橫截面積；L₁-針管中心與魚重心距離；R-舵機(jī)曲柄滑塊長度；J₁-機(jī)器魚豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

S104：完成步驟S102后，由控制器8控制排水舵機(jī)2恢復(fù)至未旋轉(zhuǎn)前的角度；

S105：不斷重復(fù)S101～S104，實(shí)現(xiàn)垂直方向?qū)δ繕?biāo)魚群的追趕；

如圖4所示，所述的左右運(yùn)動(dòng)控制步驟如下：

S201：通過攝像頭9采集魚群圖像，并由控制器8通過無線傳輸模塊發(fā)送至服務(wù)器，在服務(wù)器端對圖像中的目標(biāo)魚群進(jìn)行位置識別，通過魚群偏離圖像中心的位置預(yù)測得到機(jī)器魚需要?jiǎng)蛩倨x的角度θ₂，并將位置信息轉(zhuǎn)換成控制指令傳輸回控制器8中；根據(jù)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)幅度限制，設(shè)置魚尾擺動(dòng)次數(shù)N，來回?cái)[動(dòng)記為1次，單次擺動(dòng)使機(jī)器魚偏離的角度為θ'，θ'＝θ₂/N；

S202：控制器8接收控制指令后，解析出該指令所對應(yīng)的雙側(cè)不對稱旋轉(zhuǎn)角度α和γ；其中α和γ為所有驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度之和，α＞0時(shí)，魚尾以魚頭為原點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；γ＞0時(shí)，魚尾以魚頭為原點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；α和γ滿足以下約束條件：

τ₁＝F_DL₂cos(γ-γ₁)

τ₂＝F_DL₂cos(α-α₁)

${\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&tau;}}_1-{\mathrm{\&tau;}}_2}{4J_2}{t_2}^2$

式中：雙側(cè)魚尾受力作用點(diǎn)和魚重心之間所稱角度為角度α₁和γ₁；F_D為尾部所受的總作用力；L₂-魚尾中心與魚重心間的距離；J₂為機(jī)器魚水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；τ₁-魚身以魚頭為原點(diǎn)順時(shí)針方向所受力矩；τ₂-魚身魚頭為原點(diǎn)逆時(shí)針方向所受力矩；t₂-為單次擺動(dòng)過程的總時(shí)間；

S203：控制器8控制驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，向兩側(cè)依次擺動(dòng)α和γ，并重復(fù)N次；

S204：不斷重復(fù)S201～203，實(shí)現(xiàn)水平方向?qū)δ繕?biāo)魚群的追趕。

以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳的方案，然其并非用以限制本實(shí)用新型。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。