基于宏行为的侦察机器人事务执行机制研究

为了便于操作员在侦察现场进行事务规划,提出了基于宏行为的事务描述方法和事务执行机制.按照机器人对环境变化的响应方式的不同,将机器人的行为分成基本行为、组合行为和宏行为,给出了描述这些行为的方法和一个宏行为的设计实例.引入了基于RS模型的行为合成运算符合成机器人行为的方法,从而可以形式化地构建侦察机器人的事务描述.实现了能够解释和执行事务描述的、基于宏行为的事务执行器.仿真和实验结果表明提出的任务描述方法可行,事务执行器能够可靠地完成事务描述所规定的任务.

移动机器人的宏行为控制设计

利用宏行为的概念和方法,设计一个移动机器人系统。通过对系统结构的分析,给出移动机器人的运动模型;通过对整个系统行为的分析和分解,给出了移动机器人的宏行为模型结构。利用这一模型,实现了在白色背景下跟踪黑色轨迹的快速行驶。实验数据表明,移动机器人对黑色轨迹的跟踪精度较高。

多形态贯通型岩体结构面宏细观剪切力学行为研究

采用室内直剪试验和PFC^(2D)离散元程序,系统地研究了考虑一阶(二阶)起伏体影响的贯通型锯齿状(波浪状)岩体结构面宏细观剪切力学行为。研究表明:(1)相同法向压力下,结构面宏观损伤质量、峰值剪应力(位移)及应力降随一阶起伏角变大而分别增大、近似线性增大(减小)及先增大后减小;相同一阶起伏角下,其则随法向压力变大而分别增大、均近似线性增大及增大(锯齿状)或先增大后减小(波浪状)。(2)结构面宏细观损伤演化过程经历初始压密非线性变形(压密效应)、近似线弹性压剪变形(爬坡效应)、缓慢压剪断裂非线性变形(爬坡-啃断效应)、应力脆性跌落塑性变形(啃断效应)及理想塑性流动变形(滑移效应)5个发展阶段。(3)结构面宏细观剪切破坏模式可概化为压密-爬坡破坏、爬坡-啃断破坏及啃断-滑移破坏3种基本类型;结构面细观损伤裂纹数量(能量)演化曲线均呈初期微增、中期陡增及后期缓增的阶段性变化特征,且细观损伤颗粒近似呈"梯形面状"分布于结构面附近。(4)根据极限平衡法和强度折减法,通过岩质边坡算例稳定性分析验证了结构面剪切强度估算公式的合理性。

细观参数对纤维增强金属基复合材料宏细观力学性能的影响

B纤维、SiC纤维增强Al基及Mg基复合材料的微观参数对宏观性能具有重要影响.基于细观力学理论,利用代表性体积元(RVE)建立极坐标复合材料宏细观弹塑性本构模型,采用有限元法研究了Al基和Mg基复合材料的基体材料、纤维种类、纤维体积分数对复合材料整体力学性能的影响.研究结果表明:基体材料遵循自身弹塑性变化规律并引起复合材料整体的弹塑性变形,纤维保持其线弹性性能,在拉伸过程起主要承载作用;基体材料及纤维体积分数对复合材料力学性能的影响效应更强;利用宏细观本构模型计算获得的复合材料应力值与试验值接近,误差不超过2.5%.

基于视觉双窗口的机器人视觉跟随式导航仿真

针对未知环境下机器人自主导航问题,以提升机器人视觉跟随精度与自主导航性能为目的,研究基于视觉双窗口的机器人视觉跟随式导航方法。机器人通过视觉双窗口摄像头采集跟随对象图像,采用两步标定算法获取视觉双窗口摄像头内外参数,将双窗口摄像头统一至相同世界坐标系内,实现视觉双窗口摄像机图像与现实场景内图像间的映射。对采集的图像序列进行特征立体匹配,将二维与三维扩展Kalman滤波器同时用于跟随对象位置预测,实现跟随目标的跟随定位。以基于行为的控制结构作为机器人导航控制结构的基础,根据跟随目标的跟随定位结果利用宏行为控制机器人运动。仿真结果显示,上述方法可控制机器人在复杂背景环境下准确跟随设定的对象,在存在障碍物的条件下,机器人可准确避开障碍物,并在之后回归到准确的跟随导航路线。