群集系统分群行为建模与控制研究进展

群集系统的分群行为表征为一个聚合的母群分裂成多个子群的现象, 探讨其产生机理和控制方法具有重要的理论意义和应用价值. 鉴于此, 从分群行为的理论建模和控制方法两个角度出发, 对近年来群集系统分群运动研究的主要成果进行综述, 回顾了目前分群运动理论建模研究的最新进展, 重点总结了分群运动的现有控制方法和结论, 并对分群控制研究中尚存在的问题进行了探讨, 最后就分群行为后续可能的研究方向进行了展望.

     

混凝土预制件表面整型机器人设计与实验

为解决混凝土预制件(precast concrete,PC)复杂异型表面纹理的快速预制,设计了多自由度表面整型机器人构型和末端刀具,并提出一种建筑信息模型(building information model,BIM)驱动的机器人加工路径规划方法,实现了异型表面纹理的快速自动化加工;首先从表面纹理的减材成型机制出发,分析纹理宽度与切削深度、刀具旋角等因素间的关系;随后进行BIM驱动的机器人路径规划方法研究;最后开发表面整型机器人原型系统进行了纹理最佳加工条件分析与纹理实际加工实验;实验结果验证了所提系统及方法的可行性和有效性。     

未知洋流干扰下基于单领航者的多自主水下航行器协同导航

洋流估计问题是多自主水下航行器(AUV)协同导航方法中的难点之一.针对未知洋流情况,给出了1种基于单领航者的多AUV协同导航方法.通过设计主、从AUV间的机动轨迹,将从AUV的初始定位以及洋流干扰、测速误差的初始估计问题转化为非线性极小平方优化模型求解,提高了初始化精度;并进一步将洋流干扰等作为状态变量参与协同导航过程...     

基于虚拟现实和眼动追踪的人-集群机器人交互方法

操作员对集群机器人实施远程控制时面临被控对象众多、群体态势感知困难、集体行为控制不易等诸多挑战,使得手动遥控等传统交互方式无法实现高效、灵活、强沉浸感的人-集群机器人交互。为此,提出一种基于虚拟现实(VR)和眼动追踪的人-集群机器人交互(HSI)方法。首先,构建集群机器人VR交互场景并采集操作员的眼动数据;其次,解析获得瞳孔坐标、注视点等眼动特征,据此生成集群机器人的运动控制指令;最后,开展了真实集群机器人集群漫游、集群目标追踪及集群轨迹跟踪交互实验。机器人实验结果表明,该方法可实现灵活、便捷的人-集群机器人远程交互控制,这为人与集群机器人的共融协作提供了一种新的途径。     

无速度测量下基于信息耦合度的自主水下航行器分群控制算法

自主水下航行器（AUV）的分群控制,表征为AUV群集在外部刺激下自发分裂成多个子群的行为。针对无速度测量下AUV群集（SAUV）的分群控制问题,提出了一种基于信息耦合度的分群控制算法。该算法利用信息耦合度表征AUV间的交互作用强度,并通过对个体运动的动态调节实现群集行为的分化。在此基础上,针对AUV分群过程中无速度测量的情况,通过设计分布式观测器对邻居速度信息进行实时估计,并将最大信息耦合度邻居的位置信息融入分群控制律中,实现了外部刺激下AUV群集的自发分群运动。理论分析和仿真实验均验证了所提分群控制算法的可行性和有效性。     

基于自组织结对行为的群集机器人分群控制方法

针对群集机器人的分群问题,以E-puck群集机器人系统为研究平台,从外部刺激信息在群集内有效传播的角度出发,提出了一种基于自组织结对行为的群集机器人分群控制方法。该方法利用机器人航向的变化表征其应激反应强度,并引入两两结对行为实现刺激信息在群集内部传播的最大化。在此基础上,结合传统的"分离/组队/聚合"规则对机器人的运动行为进行协调,实现了机器人群集在外部刺激下的自发分群行为。实验结果表明:该方法不仅能实现机器人群集的应激分群运动,而且分群后的子群仍具备良好的稳定性。     

废旧镀锡覆铜板表面锡回收及其制备二氧化锡的试验研究

废旧镀锡覆铜板富含铜、锡等稀贵金属,具有极高的资源化回收利用价值。试验中采用机械剥离预处理+化学法浸出工艺,开展了废旧镀锡覆铜板表面锡的回收及其制备二氧化锡的研究;发现浸出液浓度、液固比、温度、时间等浸出工艺参数会影响锡的浸出回收率,氧化剂H_2O_2、焙烧工艺等会影响制备二氧化锡效果。结果表明,在液固比为4 mL/g、硫酸浓度为80 mL/L、硫酸铜与镀锡铜箔质量比为1:10的工艺条件下,表面锡浸出回收率达到92.13%;按照H_2O_2与Sn~(2+)摩尔比1.5:1、温度55℃、时间30 min工艺条件制得二氧化锡前驱物Sn(OH)_4,经550℃焙烧120 min后得到半结晶态二氧化锡的纯度达到99.21%。     

融合邻域自适应跟随的群集系统分群控制方法研究

分群运动表征为有序运动的群体在外部信息作用下自发分裂为多个独立子群的现象。针对传统基于避撞、组队和聚集行为的群集运动控制方法难于实现分群运动的问题,提出一种融合了邻域自适应跟随行为的分群控制方法。该方法引入了基于序参量的邻域自适应跟随行为,实现了外部信息作用下群体的自组织分群运动。仿真实验验证了所提分群控制方法的可行性和有效性。     

基于认知差异的多机器人协同信息趋向烟羽源搜索方法

多机器人协同稀疏烟羽源搜索研究中,追求群体信息一致而忽视个体独立搜索能力的发挥,导致群体无法有效适应复杂搜索状况.为此,提出一种基于认知差异的协同信息趋向源搜索方法.首先,利用相对熵度量群内个体对源位置估计的认知差异;然后,据此赋予不同个体烟羽采样以相应权重,在贝叶斯推理过程自适应权衡自身线索与群体线索;最后,采用分布式信息熵决策实施协同信息趋向搜索.多种场景下的仿真结果验证了所提出算法的优越性.     

一种移动机器人的禁忌搜索自主导航算法

纯粹的反应式导航算法在复杂未知环境下易陷入局部极小,为此提出一种基于局部子目标和禁忌搜索的自主导航算法．以当前可视区域内障碍物的关键角点为搜索邻域,利用禁忌搜索算法执行优化操作生成当前子目标,进而采用反应式导航算法对其进行跟踪,最终通过子目标的动态切换引导机器人驶达目标位置．算法可有效克服局部极小,显著提高机器人在复杂环境下的自主性．理论分析和仿真实验验证了算法的可行性和有效性．