重庆大学本科学生毕业设计（论文） 4 运动模式与程序设计
开始否是否收到数据是收到数据为 0否收到数据为 1否是将运动模式置为 1是将运动模式置为 0否下方是否有障碍是上浮是运动模式是否为 1否收到数据为 2是将定时器指向前行表是否前方是否有障碍否收到数据为 3否收到数据为 4否收到数据为 5否收到数据为 6左侧是否有障碍否否收到数据为 7右侧是否有障碍否否是将定时器指向停止表是减小定时器定时周期是增加定时器定时周期是将定时器指向右转表是将定时器指向左转表是右侧是否有障碍否是是左侧是否有障碍否右侧是否有障碍否随机转向右转左转随机转向是右侧是否有障碍否是前行右转是左转前行图4.2 机器鱼本体部分主程序流程图
对于机器鱼运动的控制，我们通过利用单片机的定时器产生PWM波控制舵机来实现。对于我们所选用的舵机来说，所需的控制信号为频率50到300HZ，高电平时间为0.5到2.5ms的PWM波，通过改变控制信号的频率，可以改变我们机器鱼摆动的频率。我们用单片机的两个定时器分别产生两路PWM波来分别控制两个舵机。定时器的主要工作流程如图4.3
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 4 运动模式与程序设计
开始关闭定时器将数据指向运动数据表的第i位根据此数据计算高电平定时初值根据此数据与周期计算低电平定时初值i=i+1i是否达到表长否打开定时器结束是i=0
图4.3 定时器中断程序流程图
当无线模块接收到数据时，将产生外部中断，所以，我们使用外部中断控制信号的接收过程，并采用下降沿触发，减少对单片机资源的占用。具体的中断响应过程如图4.4
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 4 运动模式与程序设计
经过验证，以上程序可以较好的控制机器鱼正常运行。
开始关闭定时器点亮LED接收无线模块数据将数据表指针初始化熄灭LED打开定时器结束 图4.4 外部中断部分程序流程图
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 5 实验与结论
5 实验与结论
5.1 实验过程
在进行实验前，首先要将控制程序下载到控制单片机中并对机器鱼进行组装。实验按照以下步骤来进行，以保证机器鱼在实验过程中不被损坏。
1. 进行陆上控制实验，在此过程中，机器鱼不必下水，只是检验机器鱼的运动效果以及控制效果。因为在装配的过程中，零部件之间可能会产生干涉，这样运动时会导致损坏，需要提前认真检查。对于遥控性能的检测，要将机器鱼放到距离遥控器较远的地方，看机器鱼能否接受遥控。对于传感器的检测，是分别在各个传感器前方放置障碍，观察机器鱼的反应。
2. 将机器鱼放置到水中，对密封效果进行检测。检测过程中仔细观察是否有气泡产生。检测时间不宜过长，大概五分钟左右，将机器鱼捞起后打开内部，看是否有渗水现象，没有的话说明采用这种模式防水效果较好；有的话就要对渗水点进行排查，找到渗水点后进行修复。
3. 在机器鱼能够游动之前，配重是一个非常重要的工作。配重不均匀会导致机器鱼游动的不稳定，游动姿态不美观。先在机器鱼外部增加和减少配重用的金属片，将机器鱼调整到比较平衡的位置，再将机器鱼打开，将这些金属片放置到机器鱼的内部。经过几次调整，就可以将机器鱼配重平衡了。
4. 将机器鱼放置到鱼缸中，进行水下游动实验。鱼缸的体积为1.8m*1m*0.5m，比较适合于我们所设计的机器鱼。在正常运行之前，要进行参数调整。参数包括前后关节正弦摆动幅值，前后关节正弦摆动相位差。需要更改的参数可通过无线模块来进行发送，这样可以省去拆装的麻烦，不过参数调整时的单片机程序与最终运行程序不同，是专门用来进行参数调整的。通过pc端向机器鱼发送参数数据，观察机器鱼游动效果，选择较好的参数。经过多组实验，最终选定的参数为：前关节摆动幅值为10度，后关节摆动幅值为30度，相位差为90度。
5. 参数调整好后，将最终成型烧写到单片机中，对机器鱼的各项功能进行测试，包括自动运行时的躲避障碍功能与水中的遥控功能。
5.2 实验结果
通过对机器鱼进行水下实验，结果表明，机器鱼可以正常接受遥控，在选择自动模式的情况下，可以比较良好的躲避障碍物。实验结果截图如图5.1所示
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 5 实验与结论
图5.1 实验结构截图序列
5.3 结论
由实验结果可以得出以下结论：
1. 采用两关节的机械结构，加上三段式的设计方案，可以比较逼真的模拟一般鱼类的运动，防水效果也较好。
2. 采用鲹科模式作为我们机器鱼的运动模式，游动速度较快，可达到0.4m/s左右，转弯半径约为一倍体长，机动性能较好。
3. 在供电电池容量为1800mAh的情况下，机器鱼持续游动时间达到了三个多小时，可见机器鱼的游动效率也较高。
由于时间与自身条件的现在，对于此机器鱼的设计尚处于初期阶段，在机械设计方面还需要比较大的改进，如增加专用升潜机构。在控制方面，对于快速启动与快速转弯还没有研究。所以，接下来还有许多工作要做。
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重庆大学本科学生毕业设计（论文） 参考文献
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