基于遗传算法的机器鱼水中路径规划

针对机器鱼水中路径寻优的具体要求,提出一种以遗传算法为基础的机器鱼路径规划方法。通过介绍遗传算法的3种基本操作,将遗传算法应用到试验场景中规划出最优路径,分析研究了一种根据目标点与机器鱼的距离变化而改变机器鱼运动速度的策略,并进行仿真分析和实验。仿真结果表明：采用遗传算法的水中救援路径规划可将救援时间缩短30%以上,提高了寻优效率。说明遗传算法对机器鱼的路径规划具有积极效果和快速寻优特性。     

基于状态变化的机器鱼水中角力策略

针对水中机器人水球比赛中的水中角力项目,提出了一种基于状态变化的水中角力策略。为了在相同力量的作用下产生最大的位移,根据机器鱼和呼啦圈的不同位置确定了最佳的进攻方向和顶球点。当两者的状态发生改变时,对于选择快速进攻还是最佳进攻位置的问题,通过实验得到快速进攻的策略为最佳。在"2013年Robo Cup中国机器人大赛"全局视觉组的水中角力比赛中,使用该策略的参赛队取得了亚军。     

一种全局水中救援比赛策略

针对水中机器人水球比赛中的水中救援项目,提出一种全局水中救援比赛策略.基于比赛规则的要求,制定了机器鱼救援的整体策略及路径规划,并设计了以尾部甩动的 Hammer 函数算法,替代了比赛中常用的头部撞击算法.实践结果表明:该策略提高了机器鱼成功撞倒目标的概率,在 2013 年 RoboCup 中国机器人大赛全局视觉组的水中救援比赛中取得了亚军.     

多阶段决策优化最短路径问题的矩阵表示

通过将多阶段决策优化最短路径问题转化为矩阵计算问题,提出了一种解决最短路径问题简单有效的方法。首先通过多阶段决策优化最短路径问题的路径多叉树图和路径距离多叉树图,确定每阶段由所有可能路径组成的同维汇总矩阵,之后求和得到多阶段决策优化最短路径问题包含所有可能结果的汇总矩阵,从而通过确定该矩阵的最小元素得到多阶段决策优化的最短距离,同时利用带余除法的思想确定相应的最优路径,最后通过算例验证了本文方法的合理性和有效性。     

一种2D 仿真水球5VS5 比赛策略

针对水中机器人2D仿真水球5VS5比赛的规则,提出一种有效的多鱼协作带球与抢球方法。从速度控制、方向控制、顶球动作和智能反应4个方面进行单鱼动作设计,在此基础上进行简化后增加特殊角度的设计,采用动态顶球点和动态最优位置来设计协作带球,并通过＂领域智能算法＂进行协作抢球。分析结果证明：该策略能提高机器鱼之间的协作,并在2012中国机器人大赛2D仿真水球5VS5项目中取得了亚军。     

一种基于有限状态自动机的多鱼协作顶球算法

针对水中机器人比赛中多机器鱼协作顶球时出现的互相干扰的问题,提出一种基于有限状态自动机的多鱼协作顶球算法。从机器鱼运动特点以及水环境的特点出发,以单鱼顶球算法为基础,以有限状态自动机的思路建模,对每条机器鱼的动作决策进行规划,从而能够高效地完成每条机器鱼的路径规划并避免互相干扰,以达到高效顶球的效果。实验结果证明:该有限状态机能够触发每条鱼的状态动作的转换,最大可能地实现互不干扰地交互顶球,大大提高了在多鱼顶球时的效率。     

基于多要素评估的快响应轨道救援方法研究

近十年全球航天发射活动成功率一直保持在90%以上,但发射失败仍难以避免,航天事故导致各国对空间资源的开发成本大幅增加,制约航天产业的持续发展。在航天发射事故中未进入预定轨道的发射事故占比接近50%,存在很大的救援空间,对典型航天事故影响进行分析,提出了卫星救援多要素估值评价方法,从经济成本、时间成本、产业影响、社会影响等多要素对卫星损失和救援代价进行综合评估,提供救援任务全流程规范指导,可有效提升轨道救援系统的快速响应能力。     

多关节外骨骼助力机器人发展现状及关键技术分析

外骨骼助力机器人突破了传统运载工具易受地形条件影响的限制,在军用领域和民用领域都展现了巨大的应用前景,是当前各国研究的热点。从负重外骨骼助力机器人和康复外骨骼助力机器人两个方面,综述了国内外多关节外骨骼助力机器人的发展现状。重点分析了人机匹配性设计、驱动方式、步态检测、人机协同行走控制策略以及助力效果评估等关键技术,并对多关节外骨骼助力机器人今后的研究方向及研究重点进行了展望。     

基于双重遗传算法的多机器鱼路径规划

为更快地计算出机器鱼之间在协调合作下的最优路径,提出一种基于改进的遗传算法的多目标路径规划方法。在传统遗传算法的基础上加入了插入、删除和修复算子,提高了算法的搜索效率,在选择算子中加入了避免外部存储器中出现相同个体的机制,防止＂早熟＂收敛,并将该算法引入到多机器鱼路径规划中,通过变异、选择等操作得到最优路径。水中机器鱼比赛2D仿真平台上的实验结果表明：该算法具有较快的搜索效率和较强的适应性,并大大提高了系统的协调性。     

基于合作博弈的多机器鱼路径规划

为更好地实现机器鱼之间的协作,避免只规划单个机器鱼的最优路径而使系统运动有失协调性,提出基于合作博弈的多机器鱼路径规划方法。利用博弈论中的合作博弈建立数学模型,将系统中的多机器鱼对应于博弈的参与者,对多机器鱼路径构造合作模型下的博弈方得益函数,求得系统的帕累托(Pareto)最优解,从而得到整个系统的最优路径。在水中机器人2D仿真平台上进行实验分析并用Matlab模拟机器鱼轨迹。分析结果表明,该路径规划理论应用在多机器鱼运动系统中是有效、可行的。     

一种水中机器人协作顶球策略

针对国际水中机器人大赛全局视觉组水中协作顶球项目,提出一种有效的多鱼协作顶球方法。从速度控 制、方向控制、多鱼协作和顶球动作4 个方面制定整体策略,进行特殊位置的设计,让机器鱼交替顶球,并经过反 复测试。测试结果表明：该策略能提高机器鱼的顶球效率,更加有效地完成比赛任务,已在2018 年国际水中机器人 大赛中获得冠军。     

基于PID 算法的水中机器鱼方向档位控制方法

为了找到机器鱼在游动过程中每一时刻适应当前速度的最佳方向档位,笔者基于PID算法,提出了一种水中机器鱼方向档位的控制方法。分析PID控制原理,将其用于水中机器鱼方向档位的控制,设计出了适合机器鱼顶水球模型的PD算法,并给出了具体的实现方法和调试思路。实验结果表明:该算法有效地弥补了以往参赛者使用的算法中的不足,可以使机器鱼快速稳定地调整方向位姿,在实际应用中表现出了良好的带球游动性能。     

机器鱼2D 仿真抢球博弈策略

针对机器鱼2D仿真平台更新,抢球博弈场地的变更和规则的改变问题,对抢球博弈策略进行新的规划。介绍抢球博弈项目的比赛场地和比赛规则,利用仿真机器鱼鱼体的多个部位和仿真场地的特殊性运输目标物体,并进行多次实验验证。实验结果表明：新策略能充分考虑比赛场地的地形、机器鱼以及得分情况等实时信息,在不同的区域、不同的得分的情况下执行不同的策略,加强机器鱼的运输和绕障能力,在快速得分的同时又能灵活应变。     

水中机器人带球接力策略

为提高水中机器人带球接力效率,提出一种水中机器人协作策略。分析水中机器人的运动特性,通过采集场地环境信息,对信息进行判断,综合考虑机器人与球所处的位置来选择下一步动作。在确定机器人协作方案的基础上,实现具体的机器人带球接力方法。仿真结果表明：该策略是有效的,能提高水中机器人的运动速率及完成效率,在运动控制上更加灵活。     

水中机器人2D 仿真的策略优化

针对现行水中机器人2D仿真1vs1比赛中的顶球算法以及策略的不足,提出一种教学建模和区域划分的方法。介绍一种新的基于区域的自适应顶球策略,即在顶球的过程中,将比赛场地分成若干区域,并在算法中采用有限自动机,不同的策略可自适应地应用于不同的区域中。实验结果证实：优化后的顶球算法配合区域划分策略能够实现更快速有效地进球,同时也提出了现有平台的优化建议。     

机器鱼比赛中的协作策略

通过建立反映控制对象定位信息的环境模型,针对多机器鱼协作顶球策略进行研究。提出通过多竞标函数与模糊控制规则进行动态任务分配,实现多机器鱼协调控制的算法。实验结果表明,采用所提控制策略,机器鱼能快速地完成协作顶球任务。     

水下球形机器人视觉防碰撞编队策略

为解决小型水下机器人编队系统协调周期长、碰撞事故率高等问题,提出一种基于双目视觉的领航者- 跟随编队形成方法。利用水下球形机器人平台的双目视觉系统通过点匹配算法实现机器人的3 维相对定位,将视觉 系统解算的控制量作为机器人运动控制的输入量,根据机器人的运动性能设置安全阈值以实现机器人的水下防碰撞 编队,开展2 个球形机器人的编队实物实验。结果表明,该方法具备有效性。     

水中机器人2D 仿真比赛策略

基于URWPGSim2D 仿真平台,结合2V2 抢球博弈赛要求,提出一种水中机器人2D 仿真比赛策略。根 据仿真策略,采用切入圆算法,通过仿真鱼的距离及角度计算,对仿真鱼进行自动调速控制,提出速度优先策略来 优化仿真鱼的自动调速,根据决策树算法模型思想,建立预测模型,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明：该 比赛策略能够实现自动换挡,具有抢球速度快、稳定性好和进攻性强的特点。