机器人导航中势场局部最小的水流解决法

机器人导航理论和技术是机器人技术和智能控制的一个重要研究领域,一般地可分为基于模型的环境已知的全局导航和基于传感器的环境未知的局部导航两种类型.对模型环境提出了一种新的基于虚拟水流的机器人导航算法,它整合了虚拟水流法和势场法用于机器人在已知环境中导航,并时现实的未知环境导航具有指导意义.利用虚拟水流法可以解决势场法中的局部最小的问题.仿真实验表明该算法能够克服势场法中的局部最小点问题.     

开链机械臂的反馈Hamel变分积分子

在几何力学框架下,首先,推导了开链机械臂的反馈Hamel变分积分子,其中用反馈控制算法实现了Hamel积分子的寻根;其次,将上述算法用于计算反应规划的正向动力学,在此基础上将回转力引入传统人工势场法来设计斥力,可以克服传统人工势场法中易陷入势场局部极小的缺点,实现机械臂整臂的实时避障轨迹规划;最后,通过两个数值仿真验证了上述所提算法的有效性.     

基于改进人工势场力的机器人路径规划

人工势场法是进行移动机器人动态路径规划时常用的方法,离散控制使得一般势场力存在缺陷,时系统会产生很大的冲击,使得机器人的运动轨迹产生大幅度振荡而且杂乱无章.通过加入柔化因子改进一般势场力,可以解决这一问题.系统采用极点配置的PID控制器,为了消除控制对象参数变化的影响,采用渐消记忆RLS对参数进行辨识,动态改变控制规律.仿真结果表明,系统性能良好.     

基于电负性均衡方法准确计算杂环分子中的原子电荷

基于电负性均衡方法(EEM),依据原子类型和成键对原子进行细致划分,以准确计算分子中的原子电荷.为准确计算分子中原子的电荷,构建了包含214个分子、含各类不同基团的训练集,采用B3LYP/6-31g*基组对分子进行优化并得到各个分子中的原子Mulliken电荷.与其他校正方法将同一类原子视为拥有相同的有效电负性和有效硬度值不同,本文在EEM方程中,依据成键类型和化学环境变化,将C、N、O分别分为为4种、3种和2种不同类型,相应采用不同的电负性和硬度价态标度值,并采用全局优化算法对训练集进行优化以得到各类原子的EEM参数值.本文讨论了这些参数与其他方法所得到的参数的差异,并讨论了本方法与其他校正方法的区别.利用本文校正所得EEM方程参数,对不在训练集中的几个杂环分子的EEM电荷进行了计算,取得了较为满意的结果.     

H2+中波函数和电子云图形的绘制

在绘制势箱和氢原子体系波函数、电子云图形的基础上,进一步提出双原子分子一氢分子离子(H_2~ )波函数和电子云图形的绘制方法,结合图形从能量、波函数、电子云分布的角度,直观地说明了H_2~ 能够稳定成键的原因。     

两类促肾上腺皮质释放因子(CRF)抑制剂的CoMFA研究

采用比较分子场分析(comparative molecular field analysis,CoMFA)方法研究了两组促肾上腺皮质激素释放因子(cortico- tropin releasing factor,CRF)受体抑制剂的结构与活性关系。所得的CoMFA模型具有较好的稳定性和预报能力,q~2和r~2值分别为0．515和0．970。通过分析分子场等势图,可以直观地观察到分子周围的立体和静电特征对化合物特性的影响,为设计高活性CRF抑制剂提供了理论依据。     

RoboCup比赛环境下足球机器人路径规划研究

RoboCup中型组足球机器人比赛具有高度的对抗性和实时性．比赛中机器人需要针对不同的比赛态势进行角色切换和任务选择．在这种环境下，应用传统人工势场或一般改进型人工势场的路径规划方法都无法得到令人满意的结果．将障碍物与机器人之间的相对速度矢量以及目标与机器人之间的相对速度矢量分别引入人工势场法中，对传统的势场函数进行了改进；并根据机器人的不同角色和任务，采用模糊逻辑方法对势场函数进行修正，提出一种处理多角色多任务环境的改进型人工势场法机器人路径规划方法．仿真试验和实际应用验证了此算法存足球机器人比赛系统中的可行性．     

MATLAB计算分子振动本征值和本征函数

分子动力学和分子光谱等的研究中,常常需要计算分子的振动本征值和振动本征函数。采用传统计算语言编程实现,往往繁琐而困难。MATLAB语言以矩阵为基本元素,自带的库函数可以高效便捷地解决计算其中涉及的许多数学问题。本文采用MATLAB语言计算了Morse势和双井(double well)势的振动本征值和振动本征函数。结果表明,MATLAB语言用于分子振动本征值和本征函数的计算,是一种简洁、高效的运算工具。所编制的程序具有普适性,只需对势能函数进行简单修改即可用于真实双原子分子的振动计算。     

改进的势场蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法路径规划初期信息素浓度差异较小,正反馈作用不明显,路径搜索存在着盲目性、收敛速度相对较慢、易陷入局部最优等情况,人工势场算法的势场力可引导机器人快速朝目标位置前进,提出势场蚁群算法,通过栅格法对机器人的工作环境进行建模,利用人工势场中的势场力、势场力启发信息影响系数及蚁群算法中机器人与目标位置的距离构造综合启发信息,并利用蚁群算法的搜索机制在未知环境中寻找一条最优路径。大量的仿真实验表明势场蚁群算法路径规划能找到更优路径和收敛速度更快。     

基于改进人工势场法的智能无人车路径规划仿真研究

传统的人工势场法由于存在局部极小值问题,使智能无人车无法到达目标点。本文提出一种角度偏移的改进人工势场方法来进行避障的路径规划。介绍传统人工势场模型,详细介绍改进人工势场方法,并且对改进人工势场法进行仿真,实验证明方法的有效性。     

Visualization techniques for 3D vector fields: an application to electrostatic fields of molecules

In chemistry, computer graphics is now well established as a tool to interpret simulation results, since molecules are complicated in their structures and mutual interactions. As a probe to study such molecular interactions, electrostatic fields are considered to be useful. However, since they are given as 3D vector fields having cusps in the fields, conventional drawing techniques are not applicable. In this article, two new approaches are presented to visualize the electrostatic fields of molecules. One is an extension of topological skeletons, by which interactions between atoms having opposite charges are expressed, which is not shown with the conventional methods. The other is to define new functions called selective functions to select regions of interest only from the geometrical features of the fields. Furthermore, from the definition of the new functions, mathematical relations between the topological skeletons and selective functions are discussed. An example is presented in applications to chemical reactions to show how the scheme is used. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于三维结构的分子相似性新定义

相似性模型在化学诸多领域的广泛应用激发了许多研究者努力探讨分子相似性更中肯的计算方法。我们根据语义模型定义了一种新的分子相似性指数。这种方法首先将分子结构安某种方式拆分，得到可以表征分子结构特征的结构碎片（子结构），它们构成了描述分子结构相似性的度量空间，再根据这些碎片的语义关系定义了分子相似。通过１６个含５个碳的醇之间的分子相似性的计算举例说明这个新方法。     

Topology of surfaces modelling bridges and tunnels in 3D-GIS

Bridges and tunnels are semantically meaningful objects in Geographical Information Systems (GIS), playing an important role in terms of reachability between locations. From a topological point of view, bridges and tunnels on surfaces are captured by the notion of a handle. In this paper, we extend an existing axiomatic characterization of 3D surfaces, which guarantees consistency between geometry and topology, to the case of handles. Furthermore, we present a method which verifies the occurrence of handles in surfaces, thereby contributing to the semantic-topological consistency in GIS. We close the gap between the global topological definition of handles in surfaces and the local definition of semantical handle objects in GIS - tunnels, bridges, arcades. Our method bases on a classification of cycles in two types. We give an efficient algorithm for discriminating both using standard methods from graph theory. This classification in addition contributes to the correctness of editing operations in GIS.     

支持协同CAD的拓扑实体永久命名机制

在特征参数化定义域直接引用B-Rep域中的拓扑实体是以往永久命名方法固有的缺陷。提出了基于特征的解决方案：为特征面建立统一的命名方法,并规定在建模过程中特征面的名字不变;建立拓扑实体与特征面之间的表达关系,在特征参数化定义过程中引用由特征面表达的拓扑面,解决基于特征的协同CAD中拓扑实体永久命名问题;给出提出参考面的概念,用于解决拓扑面、拓扑边分裂和多重交线等问题引起的引用模糊问题。在此基础上,详细讨论了拓扑面、拓扑边匹配的方法。     

直观队列命名法的基本原理及其在矩阵与拓扑指数计算中的应用

提出了一种用于拓扑结构输入的直观队列命名法(HQN)，该方法结合了二维联接表与线性命名输入法的优点。在直观队列命名法(HQN)中，原子用元素周期表中的字母表示，第一个字母用大写表示，第二个字母(如果存在)用小写表示。键由构成键的原子的编号联接来表示，单键由构成键的原子的编号一次联接表示，双键由构成键的原子的编号二次联接表示。三键由构成键的原子的编号三次联接表示。将分子中的键按顺序输入，然后将对应的原子类型标识在该原子的号码之后，同时输入字符串中，从而可得一个分子结构的HQN编码。该方法由分子的二维图可直观地直接得到，分子的编码由分子中的键与原子一个个排列而成，因而起名为直观队列命名法。在MATLAB环境下，用Matlab调入每个分子的字符串编码，然后对该编码进行识别与操作，并计算了8种矩阵，以及26种共300多个拓扑指数。     

基于细胞元模型拓扑约束求解

在模型制造领域,对于拓扑约束的求解是一个比较新的课题,以往的研究一直局限在拓扑优化方面。而且对其应用也仅限于模型的定义方面,在模型的声明与约束求解方面却没有得到应用。文章提出一种基于细胞元模型拓扑约束求解方法,通过该方法可以确定模型拓扑声明的关系,文章假设一个模型是由一个或多个细胞元组成的,并且能够用这些细胞元的组合来表示,对模型进行拓扑约束求解就是用来确定细胞模型中的每个细胞元是否是全约束的。要做到这点,文章将每个细胞元用一个布尔变量表示,把拓扑约束问题映射成为布尔可满足性问题。再对新的问题进行求解,从而解决了模型的拓扑约束求解问题。     

Comments on “Efficiently computing and representing aspectgraphs of polyhedral objects”

This correspondence is originated by the definition of aspect given in the above paper by Gigus-Canny-Seidel (ibid., vol.13, no.6 (1991)) on the computation of aspect graphs of polyhedra. Simple examples are presented which show that the data stored according to this definition can be unsuitable for identifying an object or its attitude through a topological match. A definition is suggested which does not incur the problems pointed out     

分布式空间数据分片与跨边界拓扑连接优化方法

研究分布式空间数据库(distributed spatial database,简称DSDB)中数据按区域分片时的跨边界片段拓扑连接查询问题,并提出相应的优化方法.首先研究了分布式环境下的空间数据的分片与分布,提出了空间数据分片的扩展原则:空间聚集性、空间对象的不分割性、逻辑无缝保持性.然后,将区域分割分片环境下的片段连接分为跨边界和非跨边界两类;同时,将拓扑关系分为两类,重点研究跨边界的两类片段拓扑连接.提出了跨边界空间片段拓扑连接优化的两个定理,并给出了证明.以此为基础,给出了跨边界空间拓扑连接优化规则,包括连接去除规则和连接优化转化规则.最后设计了详细的实验,对自然连接策略、半连接策略以及所提出的连接策略进行效率比较,结果表明,所提出的方法对跨边界连接优化有明显优势.因此,所提出的理论和方法可以用于分布式跨边界拓扑关系查询的优化.     

化学结构式的拓扑描述

化学结构式的拓扑描述,是化学信息计算机化的手段之一。这里系统地建立了一整套的连接表(三类:紧缩连接表、冗余连接表、和连接方阵),用来进行结构式中原子之间连接关系的拓扑描述,对分子结构进行数值化。同时,阐述了连接表唯一化的方法,并介绍了不同类型连接表之间的转换关系和还原为平面结构式图形的绘图程序。