面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台设计与实现的开题报告

面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台设计与实现的开题报告一、选题背景信息物理系统（Cyber-PhysicalSystems，CPS）近年来成为一个研究热点，其是计算机科学、控制论、物理学等多个学科交叉的新兴领域。它是由物理系统、计算机系统和网络系统三个方面共同组成的高度集成的系统，能够感知物理世界，将感知信息传输到计算机系统中进行处理，最终通过网络系统将处理结果反馈到物理系统中影响系统行为。信息物理系统已广泛应用于能源、智能交通、制造等领域，大大提高了系统的效率和安全性。机器鱼是一种经过改良的仿生机器人，模仿真实鱼类的结构和运动方式，能够在水中自主移动。机器鱼有着广泛的应用，例如环境监测、水下搜救、水下作业等。近年来，自主机器鱼成为机器鱼的重要研究领域之一。它具有自主决策、自主运动、自主交流等特点，能够在复杂的水下环境中完成任务。针对信息物理系统和自主机器鱼的特性和应用领域，本文将面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台设计和实现作为研究对象。二、研究内容（1）自主机器鱼的设计与制作：选择合适的材料，利用3D打印等技术制作自主机器鱼的物理形态和硬件系统。设计自主机器鱼的运动控制算法，能够实现自主运动、定位、导航等功能。（2）开放式平台的设计与实现：设计面向信息物理系统的开放式平台，支持自主机器鱼的接入和通信，能够将自主机器鱼感知到的信息传输到计算机系统中进行处理，并将处理结果反馈到自主机器鱼继续影响系统行为。（3）整合与测试：将自主机器鱼和开放式平台进行整合，并进行测试和验证。评估系统的性能和可靠性，探究机器鱼在信息物理系统的应用潜力。三、研究意义本研究将面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台设计与实现，能够为信息物理系统和自主机器鱼应用领域的研究和发展提供支撑。在环境监测、水下搜救、水下作业等领域，自主机器鱼可以代替人类完成一些危险或难以完成的任务，提高工作效率和安全性。此外，开放式平台的设计和实现，也将为自主机器人和信息物理系统相结合的研究提供一个开放、互通的平台，促进不同样本的数据和算法的实验和研究。四、研究方法本研究将采用实验研究的方法，探究面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台的设计和实现。具体包括以下几个步骤：（1）设计自主机器鱼的机构，利用3D打印等技术制作自主机器鱼的物理形态和硬件系统。（2）设计开放式平台的架构，选取合适的协议和通信方式，实现自主机器鱼与开放式平台的接入和通信。（3）设计自主机器鱼的运动控制算法，能够实现自主运动、定位、导航等功能。（4）整合自主机器鱼和开放式平台，进行测试和验证。评估系统的性能和可靠性，探究机器鱼在信息物理系统的应用潜力。五、预期成果（1）自主机器鱼实物模型及对应的运动控制算法。（2）面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台的设计和实现，支持自主机器鱼的接入、数据传输和通信。（3）针对自主机器鱼在信息物理系统的应用场景，进行测试和验证，分析其应用潜力和优劣势。（4）论文发表和技术报告。六、参考文献[1]GallowayKC,BeckerKP,PhillipsB,etal.Softroboticgrippersforbiologicalsamplingondeepreefs.SoftRobotics,2016,3(1):23-33.[2]Liu,W.,Wang,J.,&Chen,Q.(2018).Whale-inspiredcyber-physicalsystem.2018IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation(ICRA),663-670.[3]JiaY,SunM,LuoM,etal.Design,fabricationandexperimentsofabiomimeticfishrobotpropelledbyfourundulatingfins[J].JournalofBionicEngineering,2012,9(3):346-357.[4]KimY,KimC,LeeS,etal.DevelopmentofaBiomimeticRoboticFishandItsControlAlgorithm[J].JournalofBionicEngineering,2015,12(3):382-394.[5]MaoQ,HuJ,PangJ,etal.Sensingand