3。1 系统核心硬件与开发环境 13

3。2 联接 Arduino Uno R3 与 ESP8266-01 16

3。3 系统硬件设计方案 17

3。4 机器鱼舵机开关无线控制的软件设计 22

3。5 本章小结 24

4 实验结果与分析 25

4。1 实验步骤及要点 25

4。2 问题与分析 26

结论 30

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

本章节主要从水上可控机器鱼这一课题的研究背景，如机器鱼可应用的场合和可扮演的 角色，结合目前国内外机器鱼的研究现状以及水污染问题，阐述本论文的主要研究内容、设 计方案和整体框架结构。

1。1 本课题的研究背景

城市水环境的污染问题一直以来都是环保治理工作的重点。去年 6 月，江苏省环保厅发 布了全省黑臭河道一年来的治理情况。63 条经过了治理却依然达不到要求标准的黑臭河道被 曝光，其中属于南京市的有 6 条，而且这几条河已经先后两年被省环保厅通报在黑臭河道名 单中。论文网

然而，一提到污染，人们往往想到的是工厂。其实美丽的校园、各科研单位的实验室对 环境的破坏同样不可小嘘，甚至对生态的破坏更大，此类题材的电影有韩国著名作品《汉江 怪物》。南京市环保局称，随着污染企业关停转并，南京河道中监测到越来越多“奇怪”的 污染物，很多从未在环保监测标准里出现过的有毒物质都被检测到。南京是高等院校与科研 院所的集中地区，许多实验室在研发高科技的同时，也直接将实验废水排放进入下水管网。 鱼类远在人类出现之前，就已经活跃于江、河、湖、海之中，是水环境中的主要生物之 一。它们种类繁多，生存条件与环境各不相同，为了觅食、自保、繁衍后代和洄游等生存需 要，历经亿万年的优胜劣汰的自然选择，最终进化出了非凡的环境适应能力和优异的水中运

动能力[1]，其游动具有推进效率高、灵活性强、噪声低优点[2]。 本论文主要研究通过无线通信来实现对水上机器鱼的舵机工作的控制，以便于通过搭载

相关的传感器，发现水中的污染物质如停泊在港口的轮船燃油泄漏，有毒有害物质如化学药 剂。通过对浓度，方位等数据的分析，可以寻找到污染源，绘制实时三维图，适时向研究人 员和环保部门发出警报。

1。2 国内外研究现状

1926 年学者 Breder 首次对鱼类游动的推进模式进行了研究与分类，从此鱼类的推进机制 有了一个最简单的分类框架。1984 年，Webb 又按照鱼类推进所采用的身体的不同部位，将 鱼类游动的推进模式分为依靠身体/尾鳍推进(Body/caudal fin propulsion, BCF)模式和依靠中 鳍/对鳍推进(Media/paired fin propulsion, MPF)模式[3]。每种模式又可分为几个小类。BCF 模式 和 MPF 模式均包括了从纯波动到纯摆动的推进方式（见图 1。2。1）。其中 BCF 模式主要通过 摆尾的方法获得推进力，同时在其他鳍的配合下保持方向，大多数鱼类都遵循此推进方式。