自重构机器人辅助自重构规划策略研究

针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.     

自重构机器人的硬件设计及自重构规划研究

设计了一种新型的单转动自由度正立方体均一阵列式三维自重构机器人模块结构,不但可以构成稳定的空间填充结构,而且能够实现多种重构运动形式.介绍了具体的机构原理和模块的构形表达及运动描述方法,提出了一种基于正立方体子单元结构的集中式分层规划方法,每个子单元由8个模块构成,内置离线规划的模块运动序列数据库,并通过自重构仿真实验,验证了该方法具有搜索空间小,求解复杂度低,规划效率高等特点,在规划串式结构的自重构问题时是可行的.     

一种新型的自重构模块机器人

提出了一种由相同机械结构单元组成的自重构模块机器人,介绍了该模块的机械结构设计,给出了一种建立在两级分层控制算法基础上的模块连接规划.每个模块可以独立与其他模块相互分离或连接,并且通过与其他模块相互配合来改变其连接方式,从而使整个机器人系统可以获得不同的三维结构和各种静态位形.Java 3D仿真结果表明了连接规划的可行性和有效性.     

基于几何特征的自重构模块机器人自修复算法

基于网格型的自重构模块机器人,研究了一种基于几何特征分布式自重构机器人的自修复算法.它用广度和深度优先算法搜索有效的运动路径,将故障模块转移到系统构型边界处释放,并用备用模块取代.分析了该算法实现任意位置故障模块的自修复过程,并优化了自修复过程中的模块运动路径.仿真结果表明,对于三维网格型的自重构机器人,该自修复算法是可行和有效的.     

自重构机器人系统自修复的拓扑空间及运动规则描述

针对一种新颖的同构式模块化自重构机器人系统,研究了一种基于图论的数学描述方法,以表示每个模块的空间位置及连接状态,进而表达全局拓扑结构;受有限状态机的启发,分析了自重构机器人系统模块的基本运动,提出了该网格型自重构模块化机器人的模块运动规则,为研究自修复算法提供了理论基础.     

太阳能电池阵模块化自重构机器人模型的设计和运动仿真

为实现空间航天器电池阵部件的自装配与自修复,设计了一种既可用于搭载航天器太阳能电池板,又能通过相互之间的运动转换完成特定任务的正三角形三臂对接平面晶格式自重构机器人模型.每个机器人模块包含有1个中心框体和3条对接单臂,其中每条对接单臂有2个旋转运动关节和1个对接关节,共3个自由度.每条对接臂的运动互不关联,单条对接臂上2个运动关节的电机可各自独立转动.对机器人模块进行了运动规划,推导出变换矩阵,并进行了Simulink动力学仿真.仿真结果表明,该机器人相似模型可以在地面实验室条件下完成构形转换、实施对接等任务.     

自重构机器人模块结构及其拓扑关系研究

构建了一种新颖的、点阵晶格型自重构机器人的基本模块，它由1个中心体及6个旋转面组成，中心体内由相互正交的六个锥形齿轮组成机械传动结构，完成1个电机驱动6个旋转面转动的功能，并给出了电机及模块结构性能参数；研究了该类自重构机器人模块间的空间运动原理；基于该机器人基本模块的特点，提出了一种面面映射矩阵(face-face incidence matrix-FFIM)方法，它能准确地描述不同动态模块间的拓扑关系，并给出一个5模块自重构机器人系统变形例子及其自重构过程中模块之间拓扑关系的变换矩阵来证明该方法的有效性.     

全局信息分布式控制的自重构机器人运动研究

为了改进系统的性能,构建了同构阵列式模块化自重构机器人M．Cubes,该机器人具有12个自由度;结构简洁、紧凑,控制方便简单,可以构建任意的立方体结构,并对M-Cubes模块的基本运动进行了描述。搭建了基于自重构模块的分布式多智能体控制结构,根据系统的全局信息进行分布式控制,将控制分为三步,规划、协调和运动控制。结合模块的空间矢量进行路径规划,利用agent技术对模块间的相互作用进行协调,最后产生模块的翻转,实现模块的运动。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,给出了一个4X2X2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了该控制算法和仿真平台的有效性。     

自重构机器人空间重构规划策略研究

本文基于链式自重构机器人提出了一种无标号、分布式的空间重构规划策略,研究自重构机器人的构型表达和空间重构运动.首先对自重构机器人进行了拓扑的描述,然后建立坐标系,描述整个机器人的空间状态,将重构理论从构型重构拓展到空间运动规划,来处理未知非结构环境下全局检测、控制与定位问题.最后介绍了重构规划的方法,并通过Webots对五个模块的自重构机器人系统变形进行仿真,证明了上述方法的有效性和可行性.     

同构阵列式自重构机器人的设计和变形策略

设计了一种同构、阵列式自重构模块机器人,其特点为结构紧凑、运动灵活.每一个模块可以单独地与其他模块相互分离或连接,通过与其他模块合作改变自身的连接.讨论了如何描述机器人的位形,并提出了一种建立在评价函数和邻接矩阵基础上的变形运动方法.该方法有效地降低了系统的计算量,减少了运动步数.利用Java 3D验证了所提出运动算法的可行性和合理性.     

跳投技术如何完成于具有非确定性运动规律的人体

本文从人体运动科学原理的角度论述了人体在完成跳投技术过程中,如何对该动作重复实现高度准确的目的。     

基于解析方法的机床运动创成

提出以刀具类型和被加工表面的几何信息为输入，通过解析求解机床运动方案的设计方法。利用该方法可以突破传统的机床运动形式，创成出新型式机床。以平面曲线加工为例，给出了所有两自由度机床的运动方案。     

运动捕捉数据重用方法的研究

自从运动捕捉技术被引入计算机动画制作领域之后,以其真实准确的优点得到了迅速的推广,如今在人们生活的各个领域都能够看到运动捕捉技术的身影,然而该技术同样存在一些缺点,其中最主要的缺点就是运动捕捉的成本十分昂贵,因此如何更好的重用已有的捕捉数据成为计算机图形学研究的一大热点.本文将对现有的运动捕获数据重用技术进行详细的剖析和比较.我们这里所说的重用技术是指在只需要较少的人工交互的基础上对运动数据的重新使用.按照不同的原理和处理方法我们将这些运动数据重用技术分成了三大类:对运动捕捉数据的直接重用,对运动捕捉数据的间接重用和直接与间接相结合的重用方法.并对各种代表技术进行了论述,分析了这些技术的优劣和可能的改进方法.     

A new adaptive fast motion estimation algorithm based on local motion similarity degree (LMSD)

In the motion vector field adaptive search technique (MVFAST) and the predictive motion vector field adaptive search technique (PMVFAST), the size of the largest motion vector from the three adjacent blocks (left, top, top-right) is compared with the threshold to select different search scheme. But a suitable search center and search pattern will not be selected in the adaptive search technique when the adjacent motion vectors are not coherent in local region. This paper presents an efficient adaptive search algorithm. The motion vector variation degree (MVVD) is considered a reasonable factor for adaptive search selection. By the relationship between local motion similarity degree (LMSD) and the variation degree of motion vector (MVVD), the motion vectors are classified as three categories according to corresponding LMSD; then different proposed search schemes are adopted for motion estimation. The experimental results show that the proposed algorithm has a significant computational speedup compared with MVFAST and PMVFAST algorithms, and offers a similar, even better performance.     

基于像素特征的运动块补偿算法

提出一种基于像素特征的运动块补偿算法.该算法充分利用视频图像的亮度特征与运动关系,实现了基于目标亮度特征进行分割运动块.同时针对视频图像目标运动特点,求得相应的运动方程,更加准确的反映了目标物体的真实运动,得到较为真实的运动矢量场.实验结果表明,与传统的快速分类搜索(CFS)、全搜索法(FS)相比,使用本文算法得到的视频图像帧,具有更加真实的运动矢量场,并且PSNR值相对CFS大约有20 dB的提高.     

一种提高匀速直线运动参数辨识精度的方法

为找到一种基于匀速直线运动模糊的单帧图像,准确辨识成像点扩散函数中模糊参数的方法,对现有文献提出的倒谱、Radon变换、图像微分、图像自相关性以及检测函数等算法进行了仿真和比较.仿真结果表明,倒频谱算法能够更准确地辨识精度运动方向;像素相关性方法能够更准确地辨识模糊长度.对匀速直线运动模糊的单帧图像进行模糊参数辨识时,结合倒谱辨识运动方向和像素相关性辨识模糊长度的算法,能得到更高精度的辨识结果,利于更好地复原图像的质量.     

基于APAS的人体上肢运动分析

为了得到人体上肢关节运动数据，利用多维摄像系统，拍摄人体上肢在日常生活中的典型活动。通过设计标记点在人体上肢的布置和建立的人体上肢运动学模型，应用人体运动分析系统APAS分析处理体表标志点的运动，从而得到相应人体部位的运动。该研究可为建立人体上肢有源仿生机构和设计康复器材提供数据来源。     

利用UG运动分析模块实现精密剪切模具的运动仿真分析

阐述了机构运动仿真的意义,介绍了在UG中进行运动仿真的过程,指出了在UG中创建机构运动分析方案的步骤,并按照该步骤详细地阐述了实现精密剪切模具运动仿真的过程.给出了动、静模运动过程中的速度曲线,为利用UG进行精密剪切模具的CAD/CAE进行了探索.     

基于分量分离方法的地震动反应谱

地震动反应谱统计分析中存在的离散性一直是影响设计谱精确估计的重要因素.地震动加速度反应谱离散性偏大的区段主要集中于长周期部分.为了进一步研究地震动反应谱及其长周期段的特征,建立了一个综合强地震动数据库,考虑地震动反应谱的特征将强震记录分为普通型和低频型2类,采用数字滤波方法将低频型地震动中的长周期分量分离,引入了一种2阶段平稳简谐地震动模型用于等效所分离的低频分量.结果表明:滤波后的低频型地震动与普通型地震动反应谱仍有明显差别;低频型地震动与分离后得到的低频分量以及高、中频分量参数间存在一定的相关性;指出普通型地震动与低频型地震动的设计谱须分别单独标定,其中普通型地震动设计谱采用平均谱标定,低频型地震动设计谱可以在普通型地震动设计谱标定方法的基础上对长周期段进行修正得到.该研究为地震动反应谱特征及规律的认识提供了新的方法,为设计谱的精确标定提供了参考和依据.     

基于构形的冗余度机器人自运动规划方法

研究能够直接通过视觉信息进行实时规划的自运动规划方法．冗余度机器人的自运动受到构形约束．从构形出发就能够采用矢量方法规划机器人的自运动。以YJP-1型7自由度机器人为例，针对一类具有旋转自运动主平面的-冗余度机器人，采用基于线性约束的最小二乘法思想，即把机器人末端的运动速度为零作为线性约束条件，代入求机器人自运动逆解的极小最小二乘方程式中进行处理，得到自运动的解析表达式．数值仿真和实验验证了这种算法的有效性。