Ubot自重构机器人自动对接与分布式协调控制研究

"人工智能-机器学习-模块化自重构机器人自动对接及分布式协调控制研究" 本文主要探讨了模块化自重构机器人技术，特别是针对UBot自重构机器人的自动对接与分布式协调控制策略。自重构机器人是一种由多个具有相同运动和感知功能的模块组成的可重组系统，它们能够根据环境变化和任务需求改变自身结构。这种机器人的核心能力在于其能通过简单的感知和有限的运动能力来适应复杂的环境并执行多样的任务。 自动对接在自重构机器人中扮演着至关重要的角色，它关乎到机器人的构型变换、自我修复以及系统的鲁棒性。对接过程的成功与否直接影响到机器人能否有效地完成任务。论文提出了一种分步定位方法，结合视觉预定位和基于均布线性霍尔传感器的精确对接，确保运动模块组能与目标模块在允许的误差范围内完成相对位姿调整。 此外，论文还研究了一种基于激励脉冲的分布式运动协调控制算法。该算法利用激励脉冲信号在构型内的传播，识别模块间的局部拓扑连接状态和功能角色，然后根据连接状态映射关节动作，生成整体协调运动。这种算法具有动态适应性、尺度扩展性和异步性，能适应构型变化和模块数量的变化，从而生成适应性运动模式。 为了验证所提方法的有效性，论文构建了UBot自重构机器人的自动对接实验系统，并开发了底层硬件程序和上位机的Matlab环境控制程序。实验结果证实了自动对接控制过程的可行性，同时，通过蠕虫构型的适应性运动生成，证明了分布式协调控制算法的实际应用潜力。最后，还在SPL环境下对整个模块组的自动对接和由此产生的蠕虫构型协调运动生成过程进行了仿真。 关键词涵盖了自重构机器人技术的关键方面，包括自动对接、分布式算法和运动控制，这些都是推动自重构机器人领域发展的重要技术。这篇硕士论文为理解并改进模块化自重构机器人的智能行为提供了深入的理论和实践指导。