检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：别东洋哈尔滨工业大学

学位级别：博士

模块化自重构机器人由具有一定感知和运动能力的基本模块组成,每个模块是具有完整的传感、计算和运动能力的机器人,相邻模块间可建立多种连接关系。模块化自重构机器人区别于传统机器人的主要特点在于能够根据环境和任务需要通过模块间... 详细信息

模块化自重构机器人由具有一定感知和运动能力的基本模块组成,每个模块是具有完整的传感、计算和运动能力的机器人,相邻模块间可建立多种连接关系。模块化自重构机器人区别于传统机器人的主要特点在于能够根据环境和任务需要通过模块间相对移动改变内部模块间相对位置和连接方式,实现整体质心的迁移和系统构型重组,称为模块化自重构机器人的重构,包括重构运动和重构变形两方面。在分布式控制框架下,大量模块独立、并行的运动控制受到自身运动能力和邻居环境的综合制约,在模块仅具有有限范围内的环境和邻居模块状态信息情况下,如何保证分布式重构过程中系统整体性、避免局部冲突,从仅依靠局部通讯的模块单元的独立控制实现系统整体预期的宏观表现,包括以重构运动形式通过障碍环境、通过重构变形调整系统整体构型,是该领域目前研究中的两大主要难题,也是本论文研究的主要内容。重构运动过程中后部模块沿前方模块表面持续的相对移动改变整体质心位置,能够产生类似液体的表面流动式运动。通过模块单元局部环境的适应性移动,实现系统整体在移动过程中对未知环境的自主适应。基于规则的局部运动规划方法在重构运动研究中具有突出的研究成果和应用潜力,目前研究中规则的制定完全依赖于设计者的经验进行拼凑和循环测试,针对环境中不同的障碍情况需要分别进行规则设计,限制了机器人在未知环境中的自主移动能力,规则的制定和对不同环境的适应性问题是目前研究的主要难题。本论文从模块的基本运动能力出发,对规则的数目和适用环境进行改进,设计了一套规则数目明显降低并且能够适应多种障碍环境的模块移动规则;并针对分布式重构运动过程中典型问题进行了研究,例如系统整体连接问题、不同模块同时向空间中同一位置移动的局部冲突问题,并提出了相应的解决方案;通过仿真和机器人实际系统实验对所设计规则和分布式典型问题解决方法进行综合验证。模块化自重构机器人的分布式重构变形充分依靠模块单元自身的传感和计算能力,通过内部模块在局部环境中的独立运动改变机器人整体结构,以适应当前环境和任务的需要,避免了集中式规划中规划时间复杂度随模块数目增长呈指数规律上升的问题。分布式重构变形过程中,模块单元仅依靠与直接相邻模块间的局部通讯,根据有限范围内的环境信息进行运动规划,在缺乏整体状态信息的情况下如何保证系统收敛到预期的目标结构,以及如何制定目标构型并将其传递给独立模块,是目前该领域研究中的主要难题。将自然界普遍存在的分形现象引入到模块化自重构机器人的分布式重构变形中,借助分形理论对复杂结构的构建能力,使用分形字符为机器人构建目标结构,并通过扩展分形字符图形化转录机制到模块的局部相对移动中,将目标构型的整体描述转变为分布式模块的局部移动引导信息,实现面向确定目标结构的分布式重构变形,针对分布式重构的收敛性、模块规模可扩展性进行仿真和实验验证,并综合分析了影响系统收敛性和重构速度的主要因素。机器人在未知环境中工作时,需要针对当前环境和任务状态在不同的构型之间进行连续重构。在重构运动针对障碍环境的通过性和重构变形针对目标结构的收敛性两种重构能力研究的基础上,为充分发挥模块化自重构机器人通过重构产生新构型以适应环境的能力,需要探索机器人在不同状态间进行连续转换的策略。借鉴植物在生长过程中自主适应外界环境的内部机理,通过参数化L系统将外界激励作用引入到机器人形态决策规划过程中,为机器人探寻一种可在重构运动与重构变形、不同目标结构的重构变形之间根据需要进行连续重构的规划策略。为验证分布式重构运动与重构变形策略的有效性,在Seremo模块化自重构移动机器人中进行实际系统的实验验证。针对重构运动中对未知障碍的适应能力,以及重构运动规划策略对模块规模的可扩展性,分别采用4模块机器人系统和8模块机器人系统在不同的障碍环境中进行实验验证,通过机器人移动过程中的系统整体性和局部冲突处理结果,验证了所设计元胞规则和重构策略的有效性;针对重构变形控制方法的收敛性、模块规模可扩展性进行了多组实验验证,通过面向直线构型、分枝构型以及十字构型的重构变形,验证了重构变形过程的收敛性,并使用包含不同模块数量的机器人对相同目标构型的多组实验,验证了变形策略对模块规模的可扩展性;通过机器人阵列式构型、十字构型和T形构型的连续重构变形,以及从十字构型经重构运动通过障碍环境后到数字6构型的连续重构,验证了基于参数化L系统的分布式连续重构变形策略的有效性。

关键词：模块化自重构机器人分布式控制重构运动重构变形元胞自动机分形理论

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于非理想元胞自动机的自重构机器人分布式控制研究

基于非理想元胞自动机的自重构机器人分布式控制研究

引用

作者：别东洋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

自重构机器人由许多相互连接的模块组成，系统多自由度的运动规划形成了自重构机器人的控制难题。集中式规划中面向初始构型与目标构型的A→B确定性问题，被证明是NP完全问题，规划时间复杂度随模块数目增长呈指数关系上升。自重构机器... 详细信息

自重构机器人由许多相互连接的模块组成，系统多自由度的运动规划形成了自重构机器人的控制难题。集中式规划中面向初始构型与目标构型的A→B确定性问题，被证明是NP完全问题，规划时间复杂度随模块数目增长呈指数关系上升。自重构机器人的分布式控制解决了上述问题，将模块的运动规划交由模块自身完成，充分利用模块自身的计算能力，增强了系统可扩展性和适应环境能力。元胞自动机方法应用于自重构机器人的分布式控制研究，主要集中在以典型立方体为研究对象的理想元胞自动机。实际自重构模块与理想元胞运动能力的差异，限制了元胞自动机方法在实际自重构机器人系统中的应用。通过二维理想元胞自动机构建自重构机器人三维理想元胞自动机模型，选择模块外形相同的自由移动立方体作为自重构机器人理想元胞，赋予在其它元胞表面自由移动的能力。研究元胞运动能力与元胞规则的结合方式，提取理想元胞运动中有限的运动状态，设计理想元胞规则，实现自重构机器人三维理想元胞自动机在典型凸起和凹陷障碍环境中的重构运动。为建立实际自重构机器人系统的非理想元胞自动机模型，首先分析自重构机器人模块环境感知能力和机械运动能力，针对模块运动过程中受到的运动约束，利用模块子单元方法构建UBot自重构机器人系统非理想元胞模型。设计了4种不同的UBot模块子单元，在重构运动过程中比较子单元的不同特性，结合元胞自动机理论中影响元胞控制复杂度的主要因素，选择单模块辅助搬运方法的模块子单元作UBot自重构机器人非理想元胞模型。研究应用与实际机器人系统非理想元胞模型的元胞规则作用形式，为UBot机器人非理想元胞模型设计相应的元胞规则，建立UBot自重构机器人非理想元胞自动机模型。设计UBot模块分布式控制算法，实现UBot自重构机器人基于非理想元胞自动机的分布式控制。研究UBot自重构机器人分布式重构运动。自重构机器人能够通过重构运动方式适应复杂的未知环境，以及固定构型协调运动很难适应的凸起或凹陷环境，增强了自重构机器人在未知环境和任务中的应用能力。模块使用自带传感器采集、处理一定范围内的环境信息，模块元胞根据环境信息使用元胞规则独立规划运动方案，通过系统中元胞独立、并行运动，实现UBot自重构机器人分布式重构运动。分别在典型障碍环境、崎岖环境和复杂障碍环境中进行了UBot自重构机器人分布式重构运动仿真分析，验证了非理想元胞模型和元胞规则的正确性，成功建立了自重构机器人非理想元胞自动机模型。自重构机器人与传统机器人的重要区别是能够通过改变整体构型以适应不同的环境和任务需求，也就是自重构机器人的重构变形。重新定位自重构机器人的重构变形问题，将面向确定目标构型的重构运动转向面向机器人适应环境和功能需要的非确定性重构，使用环境约束和作业任务作为重构变形的激励因素，借鉴制造业中的铸造思想和自然界普遍存在的分形思想，在自重构机器人适应环境和完成任务的过程中，完成系统整体的重构变形。

关键词：自重构机器人分布式控制元胞自动机重构运动重构变形

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

ZnO基微米马达及其集群行为研究

ZnO基微米马达及其集群行为研究

引用

作者：谢琦武汉理工大学

学位级别：硕士

化学燃料驱动的微纳米马达是能够汲取周围的化学能量为自身提供动能的微纳米尺度的智能元器件。基于其在微观尺度的灵活性和智能性,微纳米马达在生物医药、环境治理和微区检测等方面都有着可观的应用前景。但是化学燃料驱动的微纳米马... 详细信息

化学燃料驱动的微纳米马达是能够汲取周围的化学能量为自身提供动能的微纳米尺度的智能元器件。基于其在微观尺度的灵活性和智能性,微纳米马达在生物医药、环境治理和微区检测等方面都有着可观的应用前景。但是化学燃料驱动的微纳米马达还存在着需要外加燃料、燃料生物相容性差和智能化水平低等问题。此外,微纳米马达能够像自然界中的生物体一样,在不同的尺度层面上表现出了集群效应,并由于集群可以表现出个体所不具有的多行为性和执行复杂任务的能力,使得它们在货物搬运和图案微加工等领域拥有广泛的应用前景。但是现如今的集群还存在很多缺陷:一方面微纳米马达群体大多行为单调,其结构和运动不能精确的被操控;另一方面,现有集群大多属于同质微纳米马达集群,这造成了其更多地表现出各向同性运动,难以实现集群的形态多样性、行为多样性和环境适应性。经研究发现,ZnO微粒在纯水中除了具有较高的化学反应活性和优异的光催化性能,它与周围粒子还具有远程相互排斥作用。因此基于这些优点,本论文开发了一种通过生物相容性燃料驱动的ZnO基智能微米马达,以及一种运动行为实时精确可控的、形态可重构的ZnO-TiO2异质微米马达系统。首先,我们研究了一种由空气中CO2驱动的趋化性ZnO/SiO2双面神微马达。由于空气中的CO2分子可以进入水中形成H2CO3并提供H+,裸露的ZnO端会受到H+的腐蚀而发生化学反应,并在微米马达双电层周围引起自电渗流,从而推动其向ZnO端运动。在环境中存在高浓度的CO2化学源情况下,ZnO/SiO2微马达可以感应CO2（或H+）浓度梯度,并通过其正趋化性运动向化学源曲折前进。利用理论计算和数值模拟,证实了该微米马达可以持续快速地从空气中获取CO2燃料,并在自电渗流转矩作用下动态取向沿化学梯度实现正趋化运动。此ZnO基微马达为开发以空气为燃料的智能生物相容性微纳米马达打开了机会之窗,并且利用其趋化性有望在靶向药物输送和环境修复等方面产生深远影响。其次,我们研究了ZnO-TiO2异质微米马达系统的近红外光诱导对流原位定点构建方法和紫外光控重构变形行为。在近红外光诱导对流作用下,分散的TiO2微米粒子于红外光斑中的ZnO微米针处原位聚集形成ZnO-TiO2异质微米马达系统。当施加紫外斜光时,ZnO微米针会产生基于电解质扩散泳的强正趋光运动,TiO2微米粒子则产生基于非电解质扩散泳的弱负趋光运动。因此,通过动态调节控制入射光的方向,可以实时控制强正趋光性ZnO微米马达的运动方向和运动轨迹,从而对弱负趋光性TiO2集群进行复杂切割（如直线、圆形和多次切割）,实现对分裂子群的大小、形态和数量以及整个系统重构变形的复杂操控。本研究将为微米马达集群的形态控制和智能多功能微米马达集群系统的构建提供新策略,推动其在动态微图案化和微纳米组装加工方面的应用。

关键词： ZnO基微米马达 CO2燃料趋化性异质集群系统重构变形

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

图书上下架机器人的结构设计及其机器手的样机试验

引用

电子世界 2017年第2期 114-115页

作者：王宏杨志成任惠荣北京联合大学生物化学工程学院

在分析了现有的图书馆机器人的基础上,提出了一种可重构变形的图书上下架机器人。将机器人分为机器手、升降机构和行走机构三部分,并对各部分的功能、结构和尺寸进行了分析。依照设计方案制作了机器手样机,并对机器手样机进行了实验室... 详细信息

在分析了现有的图书馆机器人的基础上,提出了一种可重构变形的图书上下架机器人。将机器人分为机器手、升降机构和行走机构三部分,并对各部分的功能、结构和尺寸进行了分析。依照设计方案制作了机器手样机,并对机器手样机进行了实验室拿取图书的实验,实验效果达到预期目的。

关键词：图书馆机器人结构设计重构变形样机试验

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：