晶格式模塊機(jī)器人設(shè)計及自修復(fù)算法研究.pdf

1、模塊機(jī)器人是由若干個具有感知能力、通訊能力、決策能力和行動能力的模塊單元組成的群體機(jī)器人系統(tǒng)。通過模塊單元之間的連接、分離或重組，模塊機(jī)器人可以實現(xiàn)整體構(gòu)型和功能的變換，以適應(yīng)工作環(huán)境的變化。模塊機(jī)器人的自修復(fù)功能非常重要，它可以使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性和魯棒性。
　　M-Lattice是一種面向空間太陽能電站的晶格式模塊機(jī)器人，其第一代原型機(jī)M-Lattice I已經(jīng)制作完成，并進(jìn)行了故障診斷算法的研究?；谝陨涎芯砍晒疚闹饕?/p>

2、包含以下幾個方面的研究內(nèi)容：
　　首先對M-Lattice I的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，提出了模塊機(jī)器人系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方案；結(jié)合模塊機(jī)器人自修復(fù)任務(wù)的特點，選擇了模塊單元間的通訊方式。
　　然后根據(jù)M-Lattice I在自修復(fù)過程中存在干涉的問題，對其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計并制作了第二代原型機(jī)M-Lattice II，并通過運動學(xué)仿真驗證了其在各種運動形式下均不會發(fā)生干涉。
　　對M-Lattice模塊機(jī)器人系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象描述，對系統(tǒng)中模塊單元的拓?fù)涮卣鬟M(jìn)行參數(shù)化，以便于自修復(fù)算法使用特征參數(shù)進(jìn)行模塊單元的行為決策。由于模塊機(jī)器人的運動方式與一般的機(jī)器人存在區(qū)別，本文分析了模塊機(jī)器人的運動方式和運動特性，以助于針對性地設(shè)計自修復(fù)算法。
　　本文結(jié)合模塊機(jī)器人的運動特性，提出一種適用于晶格式模塊機(jī)器人自修復(fù)的，基于數(shù)字激素的分布式算法。數(shù)字激素由系統(tǒng)中特定的模塊單元分泌，并在系統(tǒng)中擴(kuò)散。每個模塊單元都是獨立的決策單元，它們根據(jù)其周圍模塊單