同构阵列式自重构机器人的设计和变形策略

设计了一种同构、阵列式自重构模块机器人,其特点为结构紧凑、运动灵活.每一个模块可以单独地与其他模块相互分离或连接,通过与其他模块合作改变自身的连接.讨论了如何描述机器人的位形,并提出了一种建立在评价函数和邻接矩阵基础上的变形运动方法.该方法有效地降低了系统的计算量,减少了运动步数.利用Java 3D验证了所提出运动算法的可行性和合理性.     

自重构机器人空间重构规划策略研究

本文基于链式自重构机器人提出了一种无标号、分布式的空间重构规划策略,研究自重构机器人的构型表达和空间重构运动.首先对自重构机器人进行了拓扑的描述,然后建立坐标系,描述整个机器人的空间状态,将重构理论从构型重构拓展到空间运动规划,来处理未知非结构环境下全局检测、控制与定位问题.最后介绍了重构规划的方法,并通过Webots对五个模块的自重构机器人系统变形进行仿真,证明了上述方法的有效性和可行性.     

自重构机器人辅助自重构规划策略研究

针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.     

基于拓扑结构的自重构模块化机器人重构策略的研究

为实现模块化机器人的高效控制与对接,在基于有向图的图论拓扑描述和连接矩阵的数学拓扑描述基础上,提出了一种新型的自重构机器人模块拓扑描述综合矩阵,它能准确的表达了机器人模块的连接方式和转角状态信息;利用综合矩阵可以找到构型的根节点,并以根节点为起点利用DFS(Depth-First-Search)得到初始构型与目标构型新的综合矩阵.并对两矩阵进行对比进而得出同构部分与重构部分.按照重构策略仅对重构部分进行重构得到目标构型.减少了参与重构的模块的数量并提高了重构效率,最后利用webots软件对模块化机器人进行仿真来验证重构策略的有效性和可行性.     

基于几何特征的自重构模块机器人自修复算法

基于网格型的自重构模块机器人,研究了一种基于几何特征分布式自重构机器人的自修复算法.它用广度和深度优先算法搜索有效的运动路径,将故障模块转移到系统构型边界处释放,并用备用模块取代.分析了该算法实现任意位置故障模块的自修复过程,并优化了自修复过程中的模块运动路径.仿真结果表明,对于三维网格型的自重构机器人,该自修复算法是可行和有效的.     

自重构模块化机器人的结构

在国外自重构机器人研究的基础上,设计开发了-种新型的网格型的雌雄同体的自重构模块化机器人.机器人中每个模块由一个中心体和6个可独立旋转的面组成,每个面上有2个孔及2个可自由伸缩的轴,驱动电动机通过减速器、锥形齿轮、同步带轮、离合器驱动6个面转动及每个面上轴的伸缩.该模块化机器人结构紧凑,便于进一步扩展.     

自重构机械系统中模块对接及变形

提出了一种新颖的、网格型的自重构机械系统的基本模块.基于模块的结构特点,分析讨论了相邻两模块的对接过程,描述了两模块对接的空间几何关系,给出了几何及控制不确定性时,完成对接最基本的几何约束条件.根据模块对接后完成工作的情况,利用有限元方法分析了模块的变形,并给出了仿真图形.     

自重构机器人系统自修复的拓扑空间及运动规则描述

针对一种新颖的同构式模块化自重构机器人系统,研究了一种基于图论的数学描述方法,以表示每个模块的空间位置及连接状态,进而表达全局拓扑结构;受有限状态机的启发,分析了自重构机器人系统模块的基本运动,提出了该网格型自重构模块化机器人的模块运动规则,为研究自修复算法提供了理论基础.     

自重构机器人重构运动规划策略研究

通过自重构机器人模块间的连接、断开和运动顺序规划,由风车形晶胞群组成的机器人构形具备通过重构实现质心变化的功能.此种运动方式与特定构形的整体协调运动存在本质区别,为了实现质心的改变,当设计运动规划策略时需要综合考虑机器人的运动路径及模块间的连接、断开和运动顺序.针对运动平面内存在障碍物这一情况,采用启发快速扩展随机树搜索方法对由风车形晶胞群组成的机器人构形的运动路径进行了规划.机器人的每一步运动利用内置的固定运动序列库实现.实验证明了启发快速扩展随机树搜索方法的高效性及可行性.     

一种新型的自重构模块机器人

提出了一种由相同机械结构单元组成的自重构模块机器人,介绍了该模块的机械结构设计,给出了一种建立在两级分层控制算法基础上的模块连接规划.每个模块可以独立与其他模块相互分离或连接,并且通过与其他模块相互配合来改变其连接方式,从而使整个机器人系统可以获得不同的三维结构和各种静态位形.Java 3D仿真结果表明了连接规划的可行性和有效性.     

基于离散变量动作空间的多移动机器人对抗策略系统

使用降低决策粒度和精度的方法来换取策略系统的智能,提出了离散变量动作空间的概念,简化了多移动机器人对抗决策问题·离散变量动作空间能够将复杂的决策问题分解为多个独立的子问题,且每个子问题都有相应的理论来解决·建立了基于这种思想和方法的集控式足球机器人决策系统·该系统在2002年机器人足球世界杯比赛中获得了第3名·     

Metamorphic strategy based on dynamic meta-modules for a self-reconfigurable robot

For a self-reconfigurable robot, how to metamorphose to adapt itself to environment is a difficult problem. To solve this problem, a new relative orientation model which describes modules and their surrounding grids was given, a module motion rules database which enables the robot to avoid obstacles was established, and finally a three-layer planner based on dynamic meta-modules was developed. The firstlayer planner designates the category of each module in robot by evaluation functions and picks out the modules in dynamic meta-modules. The second-layer planner plans the dynamic meta-module path according to output parameters of the first-layer planner. The third-layer planner plans the motion of the modules in dynamic meta-module using topology variation oriented methods. To validate the efficiency of the three-layer planner, two simulations were given. One is the simulation of a single dynamic meta-module, the other is the simulation of planning with an initial configuration composed of 8 modules in complicated environment. Results show that the methods can make robot with any initial configuration move through metamorphosis in complicated environment efficiently.     

基于压应力中心的仿人机器人离散轨迹运动控制

针对仿人机器人运动姿态和行为的离散轨迹规划中所存在的机器人稳定性问题,提出了基于压应力中心反馈的控制方法.该方法以17自由度的仿人机器人MechG作为样机,根据动态平衡状态下机器人的压应力中心(Center of Pressure,COP)和零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)重合的特性,通过检测COP反馈信息实时调整仿人机器人的各关节运动速度,以此规避机器人的不稳定轨迹点.通过机器人MechG的实验,验证了所提出的控制方法是可行的.     

可重构机器人工作空间的自动计算方法

由于可重构机器人的自由度和工作空间可以灵活定制，工作空间的自动计算是设计和校核中的一个重要问题．为此，讨论了基于旋量和Jacobian矩阵计算运动学逆解的通用方法、采用降维搜索和二分法计算工作空间边界点的计算方法以及采用双向链表确定工作空间多连域截面封闭曲线的算法．由此，工作空间的各个截面的形状、面积以及整个工作空间的形状、体积可以方便地确定，算法具有很好的通用性，实现了可重构串联机器人工作空间的自动计算．通过一个典型工业机器人的实例验证了算法的有效性．     

一种仿人智能Fuzzy控制方法

首先介绍了Ｆｕｚｚｙ控制的基本原理，然后针对经典模糊控制稳态精度不高的弱点，在Ｆｕｚｚｙ控制器中引入一种仿人智能调节器，提出一种仿人智能Ｆｕｚｚｙ控制方法。给出了仿人智能Ｆｕｚｚｙ控制方法的具体算法及相应的应用示例。应用结果表明，这种方法用于工业电炉等参数时变的被控对象中，能有效地提高Ｆｕｚｚｙ控制的稳态精度     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度,采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化,从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程,并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数;接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制,求得控制系统闭环传递函数;然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数;最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验,结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

基于战略地图的企业竞争情报战略实施研究

企业竞争情报是企业参与竞争的强有力武器,企业竞争情报战略实施是企业竞争情报战略决策与规划的有力执行。介绍了企业竞争情报的基本内涵,绘制了企业竞争情报实施的战略地图,在对企业竞争情报实施地图各个维度分析的基础上,提出了企业竞争情报策略实施的基本策略。     

一种基于梯度下降算法的蜕变关系生成方法

针对当前蜕变关系构造多数依赖测试人员测试程序时所在领域知识, 存在局限性和高成本的问题, 提出一种新的蜕变关系生成方法. 该方法将蜕变关系的构建与梯度下降算法相结合, 通过分析大量测试用例及其输出之间的数值关系生成对应的蜕变关系. 对比实验结果表明, 该方法可有效降低测试人员对相关领域知识的依赖性.     

一种基于梯度下降算法的蜕变关系生成方法

针对当前蜕变关系构造多数依赖测试人员测试程序时所在领域知识, 存在局限性和高成本的问题, 提出一种新的蜕变关系生成方法. 该方法将蜕变关系的构建与梯度下降算法相结合, 通过分析大量测试用例及其输出之间的数值关系生成对应的蜕变关系. 对比实验结果表明, 该方法可有效降低测试人员对相关领域知识的依赖性.