谢广明，北京大学教授、博导。先后主持包括国家自然科学基金重点项目在内的多项重量科研项目，在仿生机器人及多机器人协作领域取得多项重要成果，获得中国教育部自然科学一等奖在内的多项奖励荣誉，担任多项学术职务和期刊编委。仿生机器人相关的发明二十余项。

第1章 绪论
1.1 海洋战略和海洋工程
1.2 无人水下机器人及仿生技术概况
1.3 鱼类生物学基础
1.3.1 游动机制
1.3.2 感知与通信
1.4 仿生机器鱼研究现状
1.4.1 推进机理研究
1.4.2 运动控制研究
1.4.3 仿生感知研究
1.5 仿生机器鱼的研究意义
第2章 仿生机器鱼运动学与动力学模型
2.1 运动学模型
2.1.1 推进方式
2.1.2 鱼体波函数
2.1.3 轨迹规划式运动控制
2.1.4 基于CPG模型的运动控制器
2.2 动力学模型
2.2.1 Lighthill细长体理论
2.2.2 基于准定常升力理论的模型
2.2.3 CFD方法
2.2.4 PIV方法
第3章 仿箱纯机器鱼
3.1 仿生对象——箱纯
3.2 机械设计
3.2.1 外形设计
3.2.2 内部结构设计
3.2.3 整体结构
3.2.4 仿生鳍的制作
3.3 电气系统设计
3.3.1 总体设计
3.3.2 主控制器——树莓派
3.3.3 电源管理
3.4 感知系统设计
3.4.1 姿态感知
3.4.2 视觉感知
3.4.3 侧线感知
3.4.4 红外感知
3.4.5 温湿度监测
3.4.6 电源管理
3.5 测控平台
第4章 基于CPG模型的运动及姿态控制
4.1 线性CPG控制器
4.1.1 CPG模型
4.1.2 CPG稳定性证明
4.1.3 基于CPG的多模态控制
4.2 PID控制器的设计
4.2.1 PID控制器简介
4.2.2 仿箱鲍机器鱼姿态控制策略
4.2.3 基于CPG的串级PID控制器
4.3 姿态控制实验
4.3.1 航向角控制
4.3.2 翻滚角控制
4.3.3 俯仰角控制
4.3.4 三维姿态同步控制
第5章 仿生机器鱼运动自主优化
5.1 智能算法
5.1.1 群智能算法
5.1.2 遗传算法
5.1.3 模拟退火算法
5.1.4 禁忌搜索算法
5.2 仿生机器鱼运动优化意义
5.3 PSO算法
5.3.1 基本原理
5.3.2 算法分析
5.3.3 算法改进
5.4 自主游速优化
5.4.1 自主优化框架
5.4.2 自主优化过程
5.4.3 自主优化结果
第6章 仿生侧线感知系统
6.1 侧线系统
6.1.1 静止仿生侧线感知
6.1.2 线性移动的仿生侧线感知
6.2 仿生侧线感知单元
6.2.1 压强传感器——CPS131
6.2.2 压强数据读取
6.2.3 传感器性能评估
6.3 仿箱纯机器鱼侧线系统设计
6.4 基于仿生侧线系统的游动模态感知
6.4.1 直游模态评估
6.4.2 转弯模态评估
6.4.3 升潜速度评估
6.5 游动速度评估
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果分析
6.6 邻居仿箱纯机器鱼状态评估
6.6.1 实验设计
6.6.2 实验结果分析
第7章 水下电场通信
7.1 水下通信技术
7.1.1 水下电磁波通信
7.1.2 水下光学通信
7.1.3 水下声学通信
7.2 水下电场通信研究现状
7.3 电场通信原理
7.4 电场通信系统
7.4.1 发射电路设计
7.4.2 接收电路设计
7.4.3 双频通信设计
7.4.4 时间参数确定
7.4.5 电极板布局
7.5 电场通信程序
7.5.1 电场通信模块的程序实现
7.5.2 与树莓派之间通信的实现
7.6 电场通信实验
7.6.1 实验描述
7.6.2 角度变化时通信性能
7.6.3 距离变化时通信性能
7.6.4 平面内位置变化时通信性能
7.6.5 电场通信控制仿箱鲍机器鱼
第8章 自主定位与导航
8.1 水下图像处理
8.1.1 自动颜色均衡算法
8.1.2 HSV颜色分割
8.1.3 标志物识别
8.1.4 标志物距离与角度
8.2 IMU里程计
8.3 自主蒙特卡罗定位
8.3.1 粒子初始化
8.3.2 观测更新
8.3.3 重采样模型
8.3.4 运动更新模型
8.3.5 最终位置计算
8.4 定位评估实验
8.4.1 收敛速度评估
8.4.2 全场定位实验
8.4.3 与扩展卡尔曼滤波定位对比实验
参考文献
后记

《智能仿生鱼设计与关键技术(精)/智能机器人技术丛书》以仿生机器鱼的研制为例，介绍了仿生鱼的系统设计、运动控制与优化、仿生侧线感知，水下电场通信与水下自主定位等仿生机器鱼研究的若干关键科学和工程问题。希望通过对这些关键问题的介绍，为相关领域的科研人员与机器人爱好者提供一个系统而全面的学习参考资料。