基于波動機(jī)理的仿生魚探測器研究的任務(wù)書

基于波動機(jī)理的仿生魚探測器研究的任務(wù)書任務(wù)書：題目：基于波動機(jī)理的仿生魚探測器研究研究方向：機(jī)器人學(xué)、仿生學(xué)研究目的和意義：水中環(huán)境的特殊性使得水中探測具有挑戰(zhàn)性。為了更好地實(shí)現(xiàn)水下探測任務(wù)，仿生學(xué)的概念被引入到機(jī)器人探測領(lǐng)域。仿生學(xué)的研究通過模擬自然界中生物的結(jié)構(gòu)和行為，在機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)功能。在水中探測任務(wù)中，魚類是一種非常優(yōu)秀的探測模型。魚類可以通過自身的感知和反應(yīng)機(jī)制來感知周圍的環(huán)境，捕獲獵物，并避開危險(xiǎn)。因此，本研究旨在通過仿生學(xué)的方法，研究基于波動機(jī)理的仿生魚探測器，在水下環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效的探測和感知。研究內(nèi)容：1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)：分析魚類的感知機(jī)制，設(shè)計(jì)基于波動機(jī)理的仿生魚探測器系統(tǒng)。2.仿生材料的選擇：對生物材料進(jìn)行分析，選擇機(jī)器人探測器需要使用的仿生材料。3.傳感器設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)適合魚類感知機(jī)制的傳感器，包括觸角傳感器、側(cè)線傳感器與視神經(jīng)傳感器。4.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)完善的控制系統(tǒng)，能夠?qū)鞲衅鞑杉降男盘栠M(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并將處理后的信息傳遞至動力部分。5.動力部分設(shè)計(jì)：通過分析魚類游泳運(yùn)動機(jī)理，設(shè)計(jì)仿生運(yùn)動結(jié)構(gòu)，使仿生魚探測器能夠?qū)崿F(xiàn)自由運(yùn)動。預(yù)期成果：1.設(shè)計(jì)出一套基于波動機(jī)理的仿生魚探測器系統(tǒng)；2.確定適用于仿生魚探測器的仿生材料；3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)仿生魚探測器中的傳感器系統(tǒng)；4.設(shè)計(jì)完善的控制系統(tǒng)，并探究其與傳感器、動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)機(jī)制；5.設(shè)計(jì)仿生運(yùn)動結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自由運(yùn)動；6.仿真實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的實(shí)施和數(shù)據(jù)分析，檢驗(yàn)探測器的探測、感知效果。計(jì)劃進(jìn)度：第一年：1.分析仿生學(xué)與機(jī)器人探測的重合點(diǎn)，確定仿生魚探測器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；2.研究選擇仿生材料對探測器機(jī)構(gòu)進(jìn)行材料修飾，提升其體現(xiàn)生物角色模擬通性；3.完成仿生魚探測器傳感器與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。第二年：1.設(shè)計(jì)仿生運(yùn)動結(jié)構(gòu)，提升仿生魚探測器的自由運(yùn)動能力；2.對探測器進(jìn)行優(yōu)化和測試，檢查設(shè)計(jì)是否符合預(yù)期效果；3.實(shí)施仿真實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，并分析數(shù)據(jù)。第三年：1.評估仿生魚探測器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；2.完善仿生魚探測器的設(shè)計(jì)，并發(fā)表學(xué)術(shù)論文。研究條件：本研究需要實(shí)驗(yàn)室配備仿生學(xué)、機(jī)器人學(xué)等相關(guān)綜合實(shí)驗(yàn)室。必要的材料、設(shè)備將由學(xué)校提供。研究生應(yīng)掌握動力學(xué)、電子技術(shù)、仿生學(xué)和機(jī)器人學(xué)等專業(yè)知識，并具備一定的計(jì)算機(jī)編程能力。參考文獻(xiàn)：1.SimonWalker-Samuel,etal.Invivoimagingofthedevelopmentofmurineintrahepaticlymphocytesduringneonatallife.JournalofImmunology,2003.2.MichaelA.Pettigrew.Electroreceptioninanimals.NewJersey:Springer-Verlag,1998.3.GiovanniSparacino,etal.Toolsformodelingandsimulatingthephysiologicalglucose-insuli