自重构机器人的自组织变形

本文深入研究了自重构机器人实现自组织变形的基本方法．首先根据自重构机器人 系统结构的基本特征提出一种描述模型，可以对各类模块化自重构机器人的拓扑结构进行统 一描述．然后提出一种建立在全离散的局部智能基础上的自重构机器人的自组织变形策略， 通过建立适当的模块运动规则和规则进化使机器人由局部自主运动产生全局系统自组织的结 果．     

同构阵列式自重构机器人的仿真与控制

针对同构阵列式模块化自重构机器人的特点,说明该机器人系统是一个分布式的多智能体系统,结合agent技术,对自重构模块的组成进行了分析,并提出一种能够准确描述该类机器人的拓扑结构、运动、位置及模块间连接关系的特征向量矩阵;对自重构模块的翻转、平移运动和元模块的构成及运动形式进行了描述,搭建了分布式多智能体的控制结构,结合模块的空间矢量进行路径规划,利用Java3D技术建立了可视化的模块化自重构机器人仿真环境,在此平台上对模块的运动进行了仿真,验证了该控制算法和仿真平台的有效性。     

独立操作型可重构机器人群体构形表达和重构优化

独立操作型可重构机器人的单个模块具备独立运动、操作和采样能力,顺应从结构环境中定点作业向非结构环境中自主作业的发展要求,能够更好地应用到环境复杂、危险性高的场合.现有的构形研究主要针对依赖运动型、独立运动型可重构机器人,解决独立操作型可重构机器人构形问题时具有局限性.针对可重构机器人重构目的,提出矢量构形,将构形研究内容扩展到拓扑结构、运动趋势方向和各模块的姿态方位及连接关系,提出模块状态向量和构形状态矩阵实现该类可重构机器人群体构形的表达,对应的变换运算和操作可以表达、触发模块行为运动和构形重构,提出以工作负荷为优化目标的构形组合重构优化方法、以姿态方位工作负荷和连接工作负荷的组合为优化目标的构形变换重构优化方法,通过重构优化获得模块在构形重构中状态对应变换关系,作为构形重构规划和控制的基础.     

基于器件多址/重址的机器人运动控制性能研究

本文介绍了我们开发的自重构机器人系统的基本组成和功能,提出了自重构机器人对移动控制模块的性能要求,设计了以LM629为核心器件的运动控制模块,并采用重址/多址方式来提高运动控制模块的性能,实验表明本文的设计能够很好地满足了应用要求。     

基于网络的自重构机器人重构路径研究

文中针对自重构机器人的重构问题提出了一种基于网络的分析方法.自重构模块机器人"AMOEBA-I"的9种不同构形组成了一个构形网络.机器人的每种构形被看成带有权值的有向构形网络中的一个节点.一种构形向另一种构形的转换可描述为一条非负值的有向路径.将图论应用于构形变化的分析,根据构形的拓扑信息相应定义了重构路径、可重构矩阵和路径矩阵.在此基础上,将图论中的算法应用于重构路径的计数和最佳重构路径的选择.数值分析与仿真实验结果验证了该方法的可行性.同时,该方法还可以用于其他自重构机器人的构形控制与自重构规划.     

模块化机器人拓扑重构规划研究

模块化可重构机器人由若干个相同的机器人模块组合装配而成,能够重构成不同的几何形态和结构,从而适应不同的作业任务要求。本论文主要对树状拓扑结构的模块化机器人的重构规划问题进行了研究,定义了构型重构的基本概念,提出了分支重构规划算法。这类模块化可重构机器人可以用树状拓扑结构图来描述。机器人的拓扑结构从自由树转化为有根树,然后分解为若干个分支结构,并按一定顺序排列,通过对各个分支结构的逐步比较和操作,完成重构过程。最后选定模块数目,进行了重构规划过程的仿真计算。结果表明,文中所述算法对于树状拓扑结构的模块化机器人的重构规划问题是有效的。     

一种模块化可重构机器人系统的研制

在教育和科研领域中,为使机器人兼有较好的重构能力与操作性能,研制了一种模块化可重构机器人系统MRRES.提出了一种机器人模块划分及重构的方法,构建出机器人模块库,研制出集成传动、控制及传感于一体的系列化关节模块.基于Open GL和VC++开发了具有建模、仿真和运动控制功能的应用软件MRR-SIM.给出了一个基于任务和模块库的机器人设计实例,进行了实验测试.实验结果表明,MRRES系统模块划分和设计合理,机器人在保证重构能力的同时具有较好的操作性能,可应用于教育和科研等领域.     

自重构自修复机器人的研究

比较可重构机器人与自重构自修复机器人的特点,阐述了自重构自修复机器人的研究现状、任务、意义及应用前景.     

一种自重构机器人手抓取构形的拓扑转换

自重构机器人手是由一些模块构成的复杂的模块化自重构机器人系统。本文提出了一种能够准确描述了这类机器人手抓取构形拓扑结构的方法;分析了构形拓扑转换的规律和步骤,并结合模块的运动形式,描述了拓扑结构转换的操作过程,并运用智能算法对构形拓扑结构转换进行优化。经验证,拓扑转换的操作步骤减少了,自重构机器人手的构形转化效率提高了。     

可重构模块化机器人研究

可重构模块化机器人是机器人学的一个新的发展方向,其研究的核心和基础问题是可重构机器人的模块设计以及模块组合的运动规划。设计了一种新型可重构模块化机器人,该机器人具有独特的平面连接机构,实现了结构、驱动、运动和功能的模块化,能够根据需要重新构形,完成实时任务。分别介绍了模块单元的机械结构设计、连接机构以及基于CAN总线的控制系统结构。构建了基于OpenGL技术和VC++开发平台的机器人仿真实验系统,仿真机器人构形和运动,验证了模块设计的正确性和整体运动构形规划方法的有效性。     

远程控制系统的自重构探讨

本文研究在远程控制环境下,利用自重构机器人的可重构控制系统的自重构设计。笔者分别从远程控制系统的自重构结构、可重构系统设计思路、可重构控制律、可重构控制系统的软硬件设计等方面探讨自重构设计。     

水下分散自重构机器人硬件设计

开发了水下自重构机器人(underwater self reconfigurable robot，USR)样机模块．详细介绍了USR样机的舵机系统、浮力调节系统、对接系统和单片机控制系统等设计．通过试验检验了USR运动和自重构的能力．     

多变魔方机器人的控制系统设计

介绍了一种新型的可重构模块化机器人(多变魔方机器人),它同时拥有自重构、自组装和群体机器人的特点.多变魔方机器人的每个模块都可以自主移动并与其他模块自组装成魔方结构,还可以被配置成各种不同形态,实现变形.多变魔方机器人选用控制功能强大的ARM芯片和高可靠的ATmega8单片机,应用Zigbee无线网络通信构建了模块化分布式控制系统,有效地实现了机器人的运动控制.本文详细描述了多变魔方机器人模块的硬件结构,软件体系以及系统的工作原理.     

一种微小型嵌入式图像处理平台的研究

微小型自重构移动机器人自主对接方法的研究是一个较新的方向,针对微小型自重构机器人系统的要求,研究了一种基于DSP ADSP-BF533和CMOS数字摄像头VS6524的微小型嵌入式图像采集和处理平台,用于机器人对接引导;并在实验中实现了对自重构微小型机器人对接部件特征的识别,验证了平台的可靠性。     

基于群智能体深度强化学习的模块化机器人自重构算法

模块化机器人是由一定数量、具有独立功能的标准模块组合而成的。自重构问题是目前模块化机器人研究领域的热点与难点。传统的图论算法或者搜索算法在模块数量较多、复杂度较大时，无法在多项式时间内寻找到通用最优解。文中从群智能体深度强化学习的角度出发，将每个同构模块视为具有学习与感知能力的单智能体，提出了基于QMIX的模块化机器人自重构算法。针对该算法，设计了一种新型的奖励函数，并在限制智能体的动作空间的基础上，实现了智能体并行化移动，在一定程度上解决了多智能体之间的协调合作问题，从而实现了从初始构型向目标构型的转变。实验以9个模块为例，对比了该算法与基于A^*的传统搜索算法在成功率以及平均步数上的差异。实验结果表明，在时间步数限制合理的情况下，基于QMIX的模块化机器人自重构算法的成功率能够达到95%以上，两种算法的平均步数大约在12步左右，QMIX自重构算法能够逼近传统算法的效果。     

自重构机器人机载控制系统硬件设计

本文介绍了自重构机器人机载控制系统的硬件设计,包括单片机的选择、硬件资源分配以及接口电路、信息采集模块、移动控制模块、通信模块等的设计,在设计中,通过采用一些高度集成的控制芯片,优化了系统的结构,提高了系统的性能。     

嵌入式单片自重构平台体系结构的实现

讨论了在Xilinx开发平台上利用FPGA动态重构技术实现自重构系统的方法以及流程。系统中包含静态和动态两种模块,采用Xilinx的基于模块的动态重构设计方法实现。静态模块和动态模块通过一个称为总线宏的结构通信,由嵌入式硬核处理器PPC405控制Xilinx的内部访问接口(ICAP)完成重构。实验表明采用自重构技术可以在单片FPGA上实现复杂的可重构系统。     

可重构机器人技术的探讨

本文概述了可重构机器人研究和发展现状 ,对基于多 Agent的可重构机器人的控制方法的研究作了较详细的介绍 ,根据可重构机器人的应用背景 ,指出了可重构机器人研究的必要性     

晶格畸变自重构机器人结构设计及运动分析

针对大规模晶格式自重构机器人系统整体难以运动的问题,提出了通过局部晶格畸变实现晶格式系统整体运动的方法.给出了一种晶格畸变的规则,并根据此规则设计了一种模块结构,用离散置换群对此模块的重构运动特征进行了分析.利用由6个模块组成的2个晶格进行了畸变硬件实验,验证了这种结构模块组成的晶格可以实现晶格畸变.基于Vortex+OSG的高保真虚拟仿真平台,通过52个模块组成的晶格式机器人系统进行了蛇形运动的计算机仿真,结果证明了局部晶格畸变产生全局运动方法的有效性.     

基于机器人的可重构装配系统

本文分析了市场全球化给企业带来的挑战和机遇 ,提出了基于机器人的可重构装配系统 .在分析国外在可重构制造领域的研究状况的基础上 ,提出了基于机器人可重构装配系统的设计内容和方法 ,并提出了可重构装配系统今后需研究的方向