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龙图腾网获悉哈尔滨工程大学申请的专利一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法、程序、设备及存储介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119805935B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411937509.9，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法、程序、设备及存储介质是由刘思佳;李晔;廖煜雷;付金宇;张明;杜沛洲;宋罘林;刘竟成;徐硕设计研发完成，并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法、程序、设备及存储介质在说明书摘要公布了：本发明属于水下仿生机器人控制技术领域，具体涉及一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法、程序、设备及存储介质。本发明首先构建柔性机器鱼的基于Hopf中枢模式发生器的CPG网络模型，利用伪链法将柔性机器鱼的鱼尾区域的柔性关节简化成伪链模型，相邻伪链之间通过伪关节连接；获取柔性机器鱼的期望速度，将柔性机器鱼的运输成本作为优化目标，通过寻优得到对应最低运输成本的控制参数。本发明针对柔性机器鱼的特征，构建了专用于柔性仿生机器鱼的运动控制优化方法，可以有效地针对目前大多数柔性机器鱼进行控制优化，进一步提升柔性机器鱼的游泳速度和效率，在水下检测、水下勘探等领域具有广阔的应用前景。

本发明授权一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法、程序、设备及存储介质在权利要求书中公布了：1.一种针对柔性机器鱼的运动控制优化方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1：构建柔性机器鱼的基于Hopf中枢模式发生器的CPG网络模型，每个CPG振荡器分别对应一个柔性机器鱼的致动器，并收敛于正弦波，完成致动器控制映射；所述柔性机器鱼的致动器包括鱼头两侧的胸鳍和鱼尾区域的柔性关节； 步骤2：利用伪链法将柔性机器鱼的鱼尾区域的柔性关节简化成伪链模型，相邻伪链Li与Li+1之间通过伪关节Ji连接； 对于伪链Li，建立附加坐标系{Oi-XiYiZi}，原点Oi固定在伪链Li与链Li+1之间的伪关节Ji上，Xi轴平行于伪链Li，平面{OiXiYi}平行于水平面； 附加坐标系{Oi-XiYiZi}相对于全局坐标系{Ow-XwYwZw}的旋转变换矩阵wRi为： 其中，θi是伪链Li与全局坐标系的Xw轴之间的夹角； 原点Oi相对于伪链Li-1的质心Ci-1的位置向量i-1Pi为： 其中，li-1为伪链Li-1的长度； 伪链Li的质心Ci在全局坐标系中的位置矢量wri为： wri＝wRiiri+wPi 其中，iri为伪链Li的质心Ci在附加坐标系{Oi-XiYiZi}中的位置向量；wPi是原点Oi在全局坐标系中的位置向量，且wP0＝[X0,Y0,0]T； 伪链Li的质心Ci相对于全局坐标系的平移速度wvi＝[wvx,iwvy,i,wvz,i]T为： 其中，Swwi是wwi的反对称矩阵；表示wri关于时间的导数；表示wPi关于时间的导数； 在全局坐标系下伪链Li的质心Ci的角速度wwi为： wwi＝wwi-1+wRiiwi 其中，＝[x,iy,iz,i]是伪链L的质心C在局部坐标系{O-X}中的角速度；是伪关节J的绝对旋转角度，且在位于同一个柔性关节的所有伪关节的绝对旋转角度相等； 伪链L上的附加质量力a,i的计算方法为： 其中，ax,iay,iaz,i分别是伪链L沿着全局坐标系x、y、z轴的附加质量力，作用在伪链L的质心C；cm,i是伪链L的附加质量系数，m是伪链L的质量；表示x,i关于时间的导数；表示y,i关于时间的导数； 伪链L上的阻力wFd,i的计算方法为： wFd,i＝wRiiFd,i, 其中，wFd,i和iFd,i分别为伪链Li在全局坐标系和附加坐标系{Oi-XiYiZi}下的阻力；iFdx,i、iFdy,i和iFdz,i分别为在Xi、Yi、Zi三个坐标轴上的流体阻力；cf,i和cd,i分别为伪链Li的摩擦阻力系数和压差阻力系数；ρ是流体密度；ivx,i和ivy,i分别为伪链Li的质心Ci的全局速度在Xi、Yi坐标轴上的分量； 伪关节Ji上的驱动力矩Ti的计算方法为： 其中，wTai,j为伪链Li上的附加质量力wFa,i在伪关节Jj上产生的力矩；wTdi,j为伪链Li上的阻力wFd,i在伪关节Jj上产生的力矩；n为伪链的数量； 步骤3：获取柔性机器鱼的期望速度，将柔性机器鱼的运输成本作为优化目标，通过寻优得到对应最低运输成本的控制参数；所述柔性机器鱼的运输成本为单位质量游泳单位距离所消耗的能量，柔性机器鱼的输出功率为各伪关节驱动力矩与角速度的乘积之和；所述控制参数包括柔性机器鱼的鱼尾摆动频率、胸鳍与柔性关节的旋转角度； 粒子群中每个粒子的位置pi代表一组控制参数pi＝[A1,...,Am,ω,Φ12,...,Φm-1,m]；其中，Ak表示第k组CPG振荡器对应的致动器的旋转角度，即胸鳍或柔性关节的旋转角度；ω表示柔性机器鱼的鱼尾摆动频率；Φk-1,k表示第k-1组CPG振荡器与第k组CPG振荡器之间的相位差；k＝1,2,...,m，m为CPG振荡器的数量； 粒子群算法中的适应度函数为： fpi＝|Usimpi-Ue|+k×COTsimpi 其中，Ue为期望速度，k为调节系数；Usimpi与COTsimpi分别为柔性机器鱼执行pi对应的控制参数后的预测速度与预测运输成本，计算方法为： Usimpi＝QA1sin2πωt,A2sin2πωt-Φ1,2,...,Amsin2πωt-Φm-1,m 其中，Q·表示柔性机器鱼的动力学模型；T为柔性机器鱼的鱼尾摆动周期；是伪关节Ji的绝对旋转角速度，且同一柔性关节上的所有伪关节的绝对旋转角速度相等； 步骤4：柔性机器鱼根据控制参数执行运动控制。

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