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模块化自重构机器人分布式变形策略研究
RESEARCH ON DISTRIBUTEDRECONFIGURING STRATEGY OFMODULAR SELF-RECONFIGURABLEROBOTS
摘 要
ABSTRACT
目 录
Contents
第 1 章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 模块化自重构机器人研究现状
1.3 分布式重构研究现状
1.4 分布式重构运动研究现状
1.5 分布式重构变形研究现状
1.5.1 基于搜索的变形策略
1.5.2 基于控制器结构的变形策略
1.5.3 基于多智能体的变形策略
1.5.4 环境激励的变形策略
1.6 本文主要研究内容
第 2 章 基于元胞自动机理论的分布式运动策略研究
2.1 引言
2.2 基于规则的分布式运动策略
2.2.1 阵列式机器人模块单元
2.2.2 重构运动中元胞自动机模型
2.2.3 模块单元的离散运算周期
2.2.4 模块单元邻居空间
2.2.5 元胞规则设计
2.3 分布式运动规划策略
2.3.1 系统整体性问题
2.3.2 局部冲突问题
2.3.3 分布式运动规划流程
2.4 分布式运动仿真实验
2.4.1 典型地形环境中的仿真实验
2.4.2 崎岖地形环境中的仿真实验
2.4.3 复杂环境中的仿真实验
2.5 本章小结
第 3 章 面向确定目标构型的分布式变形策略研究
3.1 引言
3.2 分形系统建模理论
3.2.1 自然界普遍存在的分形现象
3.2.2 L 系统字符重写表达机制
3.2.3 分布式变形过程中字符重写机制
3.3 模块局部运动规划
3.3.1 基于 Turtle 算法的字符转录
3.3.2 分布式变形过程中分形字符及转录方法
3.3.3 分布式变形过程中模块状态转变
3.4 分布式变形策略
3.4.1 基于梯度扩散的局部方向引导机制
3.4.2 重构变形混合式策略设计
3.4.3 仿真验证
3.5 分布式变形过程中特性分析
3.5.1 分布式变形过程的收敛性
3.5.2 分布式变形过程的并行性
3.5.3 模块规模的可扩展性
3.5.4 元胞规则应用顺序对变形速度的影响
3.5.5 目标构型的分枝特性对变形速度的影响
3.5.6 初始生长节点对变形速度的影响
3.6 本章小结
第 4 章 适应动态环境的分布式连续变形策略研究
4.1 引言
4.2 形态决策与构建方法
4.2.1 环境激励的作用方法
4.2.2 机器人形态构建与参数化表达
4.2.3 环境激励的分布式响应机制
4.3 重构运动与重构变形之间的连续转换策略
4.3.1 移动路径的分形表达方法
4.3.2 局部环境激励的分布式路径规划
4.3.3 分布式连续转换策略
4.3.4 仿真验证
4.4 不同目标构型之间的连续转换策略
4.4.1 模块状态转变机制
4.4.2 分布式整体变形策略
4.4.3 分布式局部变形策略
4.4.4 仿真验证
4.5 本章小结
第 5 章 模块化自重构机器人分布式变形实验研究
5.1 引言
5.2 Seremo 机器人系统
5.2.1 阵列式结构与运动原理
5.2.2 模块单元的控制系统
5.2.3 模块间局部通讯和坐标系变换
5.2.4 模块重构运动能力
5.3 分布式运动策略实验验证
5.4 面向确定目标构型的分布式变形实验验证
5.4.1 分布式变形收敛性实验
5.4.2 初始生长节点对分布式变形速度影响的实验
5.4.3 模块数量的可扩展性实验
5.5 动态环境中分布式变形实验验证
5.5.1 不同目标构型之间的分布式连续转换实验
5.5.2 重构运动与重构变形之间的分布式连续转换实验
5.6 本章小结
结 论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限
致 谢
个人简历
哈尔滨工业大学;
