机器鱼以出色的游动能力和适应性,在面对复杂的水下环境时表现出了其优越性,成为了机器人领域的研究热点。机器鱼推进方式主要有身体/尾鳍推进模式和中央鳍/对鳍推进模式两种,目前研究多集中于单一的推进方式,胸/尾鳍协同推进的研究较少。同时,机器鱼的深度控制一直是研究热点,为实现机器鱼沉浮主要有重心法、攻角法和鱼鳔法三种方式。本课题以实验室自主设计的仿箱鲀机器鱼,在胸尾鳍协同推进的模式下,利用滑块机构和鱼鳔机构,实现机器鱼在三维空间的沉浮运动,对机器鱼的深度控制问题上做了以下的研究。1.在随体坐标系下,分析二自由度胸鳍和单自由度尾鳍的运动与流体之间的相互关系,通过旋转矩阵,在空间坐标系下建立了机器鱼在流体中的动力学模型。为解决运动控制中的鲁棒性问题,使用中枢模式振荡器(Central Pattern Generator,CPG)建立控制网络,来控制机器鱼的运动。并基于所建立的机器鱼动力学模型,对CPG参数进行调整来实现基本运动模式,通过仿真结果表明,CPG控制具有较好的鲁棒性。2.为了提高机器鱼浮潜运动的平稳性以及姿态变化的上限,采用重心法和攻角法共同实现浮潜运动。在动力学模型以及已经建立的CPG网络基础上,对重心法和攻角法两种方式下机器鱼的姿态变化分别进行分析,将两种方式进行耦合互补其优缺点,并设计了模糊控制器,实现了机器鱼的定深控制。通过仿真与实验,证明了控制方法的有效性,并且和单一方式下机器鱼定深仿真相比,展示了两种方式下沉浮运动的优点。3.利用机器鱼体内轴线位置的鱼鳔机构,通过吸排水改变重力与浮力之间的关系,实现机器鱼在水中的沉浮运动。在二维基本运动模态中,设计PID控制器,控制鱼鳔机构的吸排水,配合基本运动实现高机动性的浮潜运动。在三维空间运动中,通过鱼鳔机构来实现机器鱼的快速浮潜运动,为减缓鱼鳔机构的高机动对浮潜轨迹的影响,设计俯仰角模糊控制器,耦合重心法和攻角法,对机器鱼浮潜过程中的轨迹进行调节。