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仿生

  • 基于圖的機器人路徑規(guī)劃螞蟻算法

    移動機器人路徑規(guī)劃尤其是未知環(huán)境下機器人路徑規(guī)劃是機器人技術(shù)中的一個重要研究領(lǐng)域,得到了很多研究者的關(guān)注,并取得了一系列重要成果。目前已存在許多用來解決該問題的優(yōu)化算法,但是此類問題屬于N-Hard問題,尋求更佳的算法就成為該領(lǐng)域的一個研究熱點。為此,根據(jù)機器人路徑規(guī)劃算法的研究現(xiàn)狀和向智能化,仿生化發(fā)展的趨勢,研究了一種基于圖的機器人路徑規(guī)劃螞蟻優(yōu)化算法。算法首先用柵格法對機器人的工作空間進行建模,并用一個狀態(tài)矩陣表示其狀態(tài),由此構(gòu)造出一個連通圖,由一組螞蟻在圖上模擬螞蟻的覓食行為,從而得到避碰的優(yōu)化路徑。最后,借鑒分枝隨機過程和生滅過程的理論知識,用概率的方法從理論上對該算法的收斂性進行了分析,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合計算機仿真結(jié)果,證實了本文提出的算法的有效性和收斂性。迄今為止,對于未知環(huán)境下機器人路徑規(guī)劃,人們已經(jīng)探索出了許多有效的求解方法諸如虛擬力場法、基于學習或Q學習的規(guī)劃方法、滾動窗口規(guī)劃方法、非啟發(fā)式方法及各類定位、導航方法等等。近年來,不少學者用改進的遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機樹、蟻群算法等方法對未知環(huán)境下機器人路徑進行了規(guī)劃機器人路徑規(guī)劃算法向智能化、仿生化發(fā)展是一個明顯的趨勢.由于已有算法不同程度的存在一定局限性,諸如搜索空間大、算法復雜、效率不高等,尤其對于未知環(huán)境,不少路徑規(guī)劃算法的復雜度較高,甚至無法求解,根據(jù)日前的研究現(xiàn)狀和不足,本文提出了一種用于解決未知環(huán)境下機器人路徑規(guī)劃的基于圖的螞蟻算法,理論分析和實驗結(jié)果都證明了本文算法的有效性和收斂性本課題研究的主要內(nèi)容本文在用概格法對機器人的工作空間進行建模的基礎(chǔ)上,用一個狀態(tài)矩陣表示其狀態(tài),由此構(gòu)造一個連通圖,由一組螞蚊在圖上模擬螞蟻的覓食行為,從而得到避碰的優(yōu)化路徑并借鑒分枝隨機過程和生滅過程的理論知識用概率的方法從理論上對該算法的收斂性進行了分析,結(jié)合計算機仿真,證明了本文算法的有效性和收斂性

    標簽: 機器人 路徑規(guī)劃 螞蟻算法

    上傳時間: 2022-03-10

    上傳用戶:kingwide

  • 雙足步行機器人系統(tǒng)設(shè)計與運動控制及虛擬現(xiàn)實仿真實驗研究

    雙足步行機器人(Biped Walking Robot)是一種仿人機器人,是移動式機器人領(lǐng)域中一類重要的仿生系統(tǒng)。雙足步行機器人作為一種移動式機器人,它與輪式,履帶式機器人相比有許多優(yōu)點與優(yōu)越性。由于雙足步行機器人的行走具有獨特的適應(yīng)性和擬人性,其行走控制成為當今研究的熱點。步行運動模式與運動控制是影響雙足步行機器人技術(shù)進步的重要問題,也是雙足步行機器人成功而有效地實現(xiàn)穩(wěn)定步行的理論基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵。本文針對雙足步行機器人步行模式生成與步行控制相關(guān)問題進行了研究,并在虛擬現(xiàn)實的實驗環(huán)境中實現(xiàn)了機器人以給定步行模式的行走。取得的主要科研成果有:第一:基于平面倒立擺線性模型的雙足步行機器人步行運動模式生成。本文對雙足步行機器人的動力學模型進行了簡化,采用平面倒立擺的線性化模型作為雙足步行機器人步行模式生成的簡化模型。設(shè)計了基于倒立擺線性化模型步行模式生成算法,對雙足步行機器人前向行走,側(cè)向行走與拐彎行走的腰部重心位置軌跡與速度軌跡進行了規(guī)劃。對于雙足步行具有雙腳作支撐期的特點,本文采用了七次多項式插值,分兩階段對具有雙腳支撐期的步行運動的腰部運動軌跡進行規(guī)劃,實現(xiàn)了期望的運動模式。第二:基于小腦模型控制器的雙足步行機器人逆運動學控制系統(tǒng)。本文針對雙足步行機器人腿部逆模型求解問題,提出一種基于小腦模型連接控制網(wǎng)絡(luò)CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)的機器人逆運動學控制方法。機器人腿部正運動學模型采用Denavit-Hartenberg方法進行建模,在建立雙足步行機器人正運動學模型基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于CMAC的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用兩個CMAC直接控制機器人的腿部運動。兩個CMAC逆模型控制器分別逼近步行機器人支撐腿與擺動腿的逆模型,實現(xiàn)了對腰部運動軌跡的跟蹤控制。第三:基于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的雙足步行機器人行走控制實驗。

    標簽: 雙足步行機器人系統(tǒng) 運動控制

    上傳時間: 2022-06-19

    上傳用戶:1208020161

  • 仿生智能納米界面材料

    智能材抖是20 世紀 90 年代迅速發(fā)展起來的一類新型復合材料,智能材針自發(fā)展以來所取得的成就及對各個領(lǐng)域的影響和滲透一直引人關(guān)注。智能材籵在現(xiàn)代醫(yī)學領(lǐng)域可用于人造肌肉、人造皮膚、藥物輸送等;在軍事領(lǐng)域可用于艦艇,以抑制噪聲傳播、提高潛艇和軍艦的聲隱身性能; 在日常生活方面可用于機動車輛以提高車輛的性能和乘坐的舒適度,可用于隨心所欲 變換顏 色的住宅。隨著介觀層次上的表面和 界 面科 學的發(fā)展,盡管一些新的科學范式有待建立,但是已為跨越物理、化學、材籵科學等重大學科的交叉,以及納術(shù)科技、生物技術(shù)和信息科學等新興科學的抽合提供了有利時 機。進 入 21 世 紀 ,智能材樸體 系的內(nèi)涵不斷擴大 領(lǐng)域逐漸拓寬。突出的特點是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究密切結(jié)令  仿生技術(shù)與納米技術(shù)密切結(jié)合。例如,仿荷葉表面微 結(jié)構(gòu) 和性 能的自清潔界面材葉 仿貓前爪墊功能和蜘蛛網(wǎng)柔順結(jié)構(gòu)及其性能的史為安全的輪胎、仿鯊魚皮表面棱 紋微 結(jié)構(gòu) 的低 能耗飛機 外 殼涂層、模仿 烏賊等動物的 變色機制制成的“智能玻璃”等。因此 ,智 能材樸的研究正受到各方面的 廣泛關(guān)注,從 其 結(jié)構(gòu) 的構(gòu)思 ,也到智能材料的新制法等方 面都 在 積極開展研究。

    標簽: 智能材料

    上傳時間: 2022-07-08

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