链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究

可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。     

卫星编队构形多冲量调整优化研究

建立了卫星编队多冲量构形调整的优化模型,给出了期望构形约束的表达和处理方式。在约束处理方式和优化方法的不同组合下,对两个示例问题进行了多次优化求解和对比分析。结果表明:传统优化方法不能有效搜索复杂多冲量构形最优调整问题的最优解,而进化算法在期望构形约束满足精度上存在不足;先基于进化算法作全局搜索、再利用传统优化方法提高解的局部最优性是很好的方法,能够获得燃料最优性和约束满足精度都很高的解;对于期望构形约束的处理,传统优化适宜采用最终时刻状态偏差方式,而进化优化采用全周期最大状态偏差方式较好。     

基于黄金分割律选择算子的改进进化编程算法及其在机器人路径规划中的应用

通过分析及结合机器人路径规划的进化编程仿真实验指出,保存最优个体或淘汰最差个体都会引起进化算法早熟现象,并提出如下改进算法按适应度从高(优)到低,依黄金分割律分别取出优秀和最差部分个体(染色体),通过赌轮法,并按适者生存原则从优秀的部分中选择一个体直接进入子代,而按劣者淘汰原则从最差部分中选择一个体从子代中排除.将改进算法运用于机器人路径规划,通过仿真实验检验了算法的有效性.     

编队干涉SAR系统空间构形倾角确定准则研究

基于直角坐标系三维相对位置表示系统空间基线,提出了编队干涉SAR系统的构形倾角选择原则.以编队系统相对运动特性为出发点,从InSAR成像几何角度建立了编队干涉SAR系统高程测量模型并推导了系统高程测量误差影响模型.进而,给定空间基线各分量测量误差,在有效基线和投影基线固定情况下分别推导了系统构形倾角与高程测量误差的关系并进行了理论分析.数学仿真结果表明:当系统有效基线长度固定时,可以近似认为系统构形倾角不影响高程测量精度;当系统垂直于飞行轨迹向投影基线固定时,取系统构形倾角近似等于雷达波束中心视线角可以使基线测量误差对高程测量精度影响最小.     

基于队形控制的多机器人时间最优搬运方法

从多机器人队形控制的角度出发,并以组群机器人系统结构为基础,分析设计了一类多机器人协作搬运方法--时间最优搬运方法,主要解决了在被搬运物体形状未知的情况下如何寻找最优搬运点以及各机器人时问最短到达最优搬运点的路径规划问题,并证明了稳定时间最优路径规划算法(STOPP)满足队形变换时间最优且保证队形转换过程中系统内部避碰.     

基于势场蚁群算法的机器人路径规划

提出了一种未知环境下机器人路径规划的势场蚁群算法。该算法利用人工势场力和机器人与目标之间的距离构造机器人避障和移动的综合启发信息,并利用蚁群搜索机制在未知环境中寻找机器人从起始位置至目标位置的全局最优路径。所提出的算法将蚁群算法和人工势场法进行有效的结合,提高了常规蚁群算法对最优路径的搜索效率。通过仿真实验表明了所提出的算法用于机器人路径规划的有效性。     

基于干涉Cartwheel编队构形的系统参数定标

干涉Cartwheel是实现星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一种编队卫星构形。它能利用相对稳定的星间基线进行干涉测高,并通过系统参数定标获得高精度的地面数字高程模型(DEM)。首先利用干涉Cart-wheel的几何构形,建立了多基线干涉平台待定标参数之间的关系。然后在精确的星间测距基础上,将待定标参数关系引入到各干涉平台定标方程中,提出了多干涉平台联合定标算法。该算法利用干涉Cartwheel构形的冗余信息,不仅能一次联合修正多个干涉平台的系统参数,而且降低了地面定标控制点的实现要求。仿真表明该算法能给出较好的参数定标结果,并重建出精确的地形高程。     

变形机器人倾翻稳定性仿真分析

凹凸不平的非结构环境中,移动机器人由于系统的倾翻将导致系统损害、作业失败等一系列问题。变形机器人可以通过构形的变化来提高系统的稳定性和抗倾翻能力。理论分析了移动机器人的倾翻问题,提出稳定锥方法和倾翻性能指数对移动机器人的静、动态稳定性进行综合判定,讨论了三模块履带机器人变形过程中的倾翻稳定性变化,同时仿真比较了机器人的五种能动构形在仰俯、偏转、倾斜等干扰组合作用下的倾翻性能。理论与仿真研究为变形机器人投入到实际应用提供了参考。     

协同粒子群-模拟退火算法求解VRPSPD问题

研究逆向物流车辆路径(VRPSPD)问题,建立了VRPSPD问题的混合整数规划模型.利用启发式算法的特点构造求解VRPSPD问题的一种协同PSO_SA算法,设计了该算法初始种群的编码规则、信息交换策略、2-opt邻域解生成策略和SA算法中的冷却进度表规则.实验过程以典型算例为例进行了实验,并对重要参数进行了分析.实验结果表明,该算法对于求解VRPSPD 问题,可以有效提高车辆的负载使用率,避免因负载波动和最大负载能力约束而增加车辆总行程,在可以接受的迭代次数限制内可以收敛到满意解.     

基于多次测量更新的移动机器人SLAM仿真

针对移动机器人同时定位与地图构建(SLAM)技术中,非线性系统进行线性化处理所产生的线性化误差问题,从费切尔信息角度分析,提出多次测量更新算法.该算法利用滤波中预测和各次更新阶段状态向量的费切尔信息加权关系,解算每次测量更新后的状态估计,通过多次将更接近于真实状态的估计值融入观测信息,可得到较高精度的后验状态估计,降低线性化误差的同时提高了机器人定位与构图准确性.实验部分实现多次测量更新与一次测量更新算法的仿真与对比,结果表明:所提算法能有效降低机器人位姿误差和地图估计误差.     

机器人视觉伺服控制半物理仿真系统的研制

为了模拟机器人在自由运动的工作状态,验证实际物理手眼视觉伺服控制算法的效果,在4台PC机的基础上,用三维图形库OpenGL开发了仿真应用软件,组建了机器人视觉伺服控制半物理仿真系统。该仿真系统利用计算机三维图形学、机器人运动学和动力学、视觉测量以及视觉伺服控制等技术,成功仿真了在空间自由运动状态中,机器人对目标物体的捕获。     

机器人结构参数辨识的两步法及其仿真

实际机器人模型同控制器中机器人模型之间的偏差影响了机器人的精度,可用标定方法校正此偏差。传统的单点标定方法,能简化标定操作但仍需测量设备,不利于现场标定。改进了单点标定方法,提出了一种现场应用中无需测量设备的单点两步标定新方法,即先标定出机器人结构参数对某一长度参数的相对值和关节码盘初始安装偏差,基于两点距离模型标定出此长度参数,得到所有的机器人实际结构参数。基于机械分析仿真平台—InteMech,设计了一套仿真试验方法,并给出了一个仿真实例。仿真试验表明该方法完全适合于机器人标定。标定模型基于D-H参数建模,通用性强,可扩展到多自由度机器人的标定。     

基于足球机器人截球动作的提前角导引算法研究

提出了实现足球机器人快速截住小球技术动作的一种新算法。首先给出了足球机器人的运动模型,然后介绍了提前角导引算法的基本思想,进而给出了截球动作的具体实现和在实时系统中应用的改进算法。该算法根据足球机器人的运动模型,以导引函数为目标函数计算出机器人下一时刻的最佳位置点,从而实现拦截动作。仿真实验结果表明该算法具有良好的拦截效果,MiroSot11vs11比赛的实践亦证明该算法是行之有效的。     

Optimal Approach to SAR Image Despeckling

1 .ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｈａｔａｌｍｏｓｔａｌｌｍｏｄｅｒｎｒａｄａｒｉｍａｇｅｓａｒｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ,ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｅｈｉｇｈｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｍｏｄｅｒｎｒａｄａｒｓ.Ａｓａｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｗａｖｅｓｅｎｓｏｒ,ＳＡＲ ,ｗｉｔｈｉｔｓａｂｉｌｉｔｙｔｏｉｍａｇｅｔｈｅＥａｒｔｈ’ｓｓｕｒｆａｃｅｉｎｎｅａｒｌｙａｌｌｗｅａｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎ…     

相控阵雷达波束波形联合自适应调度算法

针对多功能相控阵雷达,提出了一种波束和波形的联合自适应调度算法。首先建立了联合调度的最优化模型,该模型根据当前时刻目标实际协方差与期望值的偏差代价以及所选波形的能量代价,来确定下一时刻相控阵雷达的最佳工作方式。对于多目标跟踪,分别给出协方差偏差均值和最大协方差偏差的两种偏差度量准则。所提出的算法可以依据最佳的调度方式来控制相控阵雷达下一时刻波束的工作模式以及相应的工作波形,使得对所有目标的跟踪偏差代价和资源消耗代价最小化。仿真结果表明本文所提出的算法可以在维持目标期望跟踪状态的条件下,有效地调度雷达的工作模式和波形。最后讨论了期望协方差阵的选取原则。     

基于仿射混杂系统控制设计的机器人导航控制

根据单纯形仿射混杂系统的可达性分析设计控制律,使机器人在平面任意两点间运行,保证其安全性并考虑其最优性.对机器人的状态空间进行三角划分,根据目标吸引原理来建立其对偶图,针对对偶图提出路径规划算法得到最短路径穿越的三角形序列.然后根据仿射系统在单纯形中的性质,提出运动规划算法,得到机器人的角速度和线速度,控制机器人穿越给定的三角形序列到达目标点.仿真结果表明了方法的有效性.     

基于优化资源流约束的模具多项目反应调度算法

针对模具多项目执行过程中由于任务拖期而导致的调度计划变更,提出了一种基于优化的资源流约束的反应调度算法. 首先利用基于优先规则的微粒群算法构建一个项目加权工期之和最小的初始调度计划,采用启发式算法建立并优化初始调度计划的资源流网络,并将关键链技术与资源流网络相结合,对初始调度计划进行合理的时间缓冲设置. 然后建立了以调度计划扰动费用最小为优化目标的反应调度模型,并用基于优先规则的微粒群算法进行求解. 最后,通过仿真计算分析了算法的可行性与可靠性,结果表明该反应调度算法在模具多项目动态调度中具有一定的应用价值.     

基于辐射扫描算法的机器人路径规划与仿真

针对基于生物激励神经网络(Biologically Inspired Neural Network,BINN)算法的机器人路径存在重复率高、转弯次数多的问题,提出一种将模板模型与辐射扫描(Radiation Scanning,RS)算法相融合的改进遍历路径规划算法(Improved Traversal Path Pla...