基于空间冗余理论的未来城市发展研究

文章引入冗余理论的概念,阐明其原有定义表现,并将冗余理论转译成建筑学理论,根据建筑学的概念赋予空间冗余的定义,并且概述了城市空间冗余的特点。通过空间冗余的视角,以西班牙巴塞罗那为首要案例来解析现代城市空间。最后则是展望未来城市的发展,首先从社会价值导向出发,再结合空间冗余的改变和进化,提出未来城市发展的一大特性为效率性。并总结出未来城市发展的两种特点:一种是城市内冗余空间的融合,从而诞生更丰富的综合体;另一种是城市中冗余空间的升华,重新唤醒城市的遗忘空间,并且赋予新的场所精神。

基于碰撞检测的空间冗余机械臂避障路径规划

针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用关节参数化方法,把路径规划问题变为带约束的参数优化问题,并考虑基座姿态扰动最小以及碰撞规避建立多项加权的目标函数,通过粒子群优化算法求解最优解,得到机械臂关节运动轨迹。最后以七自由度空间冗余机械臂为例进行仿真,结果表明该方法可以实现有效避障,同时基座姿态受扰很小,关节运动轨迹平滑,且机械臂末端也能够以较高精度达到期望位姿。

空间冗余度机器人最小关节力矩的轨迹规划

许多工程机械的工作装置属于冗余度机器人的范畴 ,该类机械施工控制自动化所涉及到的轨迹规划问题 ,一直受到人们的重视·采用冗余度机器人运动学的最小关节力矩法 ,对空间4R冗余度机器人的关节轨迹的运动规划进行了分析仿真·实验表明该方法实际可行 ,运动学和动力学的工作特性良好·

空间冗余度机器人动力学优化的虚拟仿真研究

这里提出了一种基于虚拟设计技术的空间冗余度机器人动力学优化分析新方法。首先构建空间冗余度机器人的虚拟样机模型,然后对末端任务空间自由度采用速度三次插值并参数化,从而得到参数化的任务空间轨迹;并以电机力矩平均值差值的乘积以及电机的力矩和作为目标函数,进行机器人的动力学优化研究。研究表明,本方法是可行的,有较好的可靠性和实用价值。

空间冗余度机器人混沌自运动研究

建立了空间自由飘浮冗余度机器人的模型和运动学方程,分析了其Jacobian矩阵,得出相应的运动学逆解,通过仿真验证了空间自由飘浮冗余度机器人自运动中存在混沌运动,利用混沌分析的直接观察法、时间历程法、相图法和poincare映射法,对一个空间3R刚性冗余度机器人,采用PD控制器控制其末端执行器重复跟踪工作空间内一平面路径时连杆的自运动进行了研究.结果表明,该机器人的自运动存在混沌运动.

自由浮动空间冗余度机械臂避奇异规化的混沌运动抑制控制

推导出自由浮动空间冗余度机械臂的广义雅可比矩阵,讨论空间机械臂避奇异问题,基于梯度投影法选取空间机械臂的运动学可操作度作为避奇异优化目标函数,利用关节空间的自运动,实现自由浮动冗余度空间机械臂的避奇异运动规划,混沌数值计算表明,空间冗余度机械臂避奇异运动时,其关节零空间的自运动处于混沌状态,利用状态延迟反馈控制来实现空间冗余度机械臂避奇异时的混沌抑制,将关节运动镇定到稳定的周期轨道。

空间冗余与非识别体系

从现象观察到价值认知,从设计策略到具体方式,日常世界为阿科米星工作室的设计带来了直接的启发。通过对城乡建成环境的介入式观察,以及在不同项目中形成的设计经验,设计师将不断累积、变化、调整的中性空间现象定义为"空间冗余",将基于这一现实,没有预设地将各种理念、技术和手段进行灵活应用的设计方法及其形成的结果称为"非识别体系"。两者都旨在探索中国快速城市化造成的日常世界可能对建筑学的新的启示。

基于子波谱的图象空间冗余度研究

从子波谱的性质出发，通过子波变换提取图象的灰度和边缘特征，并采用两级子波分解技术，快速搜索在一定相似性测度和相似性水平下这两种特征的空间冗余度。

空间冗余机械臂的路径规划算法研究

对空间机械臂的路径规划算法进行了研究。针对一种星体和冗余机械臂(7自由度)的星臂联合系统,采用星臂联合路径规划方法。建立了机械臂末端位置和姿态的运动学方程。用基于多项式的伪逆路径规划算法对路径进行规划。仿真发现用三次多项式规划算法所得系统运行平滑且稳定末端能跟踪上目标,运行初始和结束时刻角速度达到设计要求,但系统运行结束时角加速度未收敛至零,存在软冲击缺陷。增加两个角加速度约束条件,用五次多项式改进了规划算法,仿真发现该系统解决了软冲击问题,且运行更稳定。为避免伪逆算法因奇异而失效的固有问题,设计了一种基于五次多项式的伪逆路径和规避奇异路径的联合规划方法。采用倒数法规避奇异问题,当奇异出现时,采用规避奇异路径规划算法,计算阻尼最小方差广义逆矩阵;当奇异不出现时,采用基于五次多项式的路径规划算法,计算雅可比矩阵的广义逆。最后可规划出机械臂各关节的角速度。仿真表明:用该联合规划方法所得系统在保证运行的精度和稳定度的同时,可避免奇异问题,提供了系统的稳定性和安全性。研究对空间机械臂设计有一定的参考价值。

空间冗余机械臂零反作用最优路径规划

自由漂浮空间机械臂运动通过力传递会对其载体航天器产生反作用力和力矩,从而影响基座和末端执行器的位置与方向。利用冗余机械臂的反作用零空间,求解对基座航天器姿态零干扰的机械臂运动规律的解析解。给定机械臂初始和终端状态,考虑最大关节角约束和最大关节角加速度约束,分别针对时间最优和沿整个运动路径关节加速度最小的问题,采用高斯伪谱法,在零反作用轨迹解集中寻找满足约束方程的最优解。所得最优解使得机械臂在达到期望构型的同时不影响基座姿态。将算法用于平面3自由度冗余机械臂系统中,仿真结果表明:算法在保证基座姿态稳定的同时,关节运动满足给定的约束条件,从而验证了算法的有效性。

基于消除空间冗余和图像修复的图像压缩技术

本文介绍了一种基于图像修复方法的图像压缩算法。首先对能够被精确覆盖的图像区域进行定位;然后将这些区域的信息消除以减少数据量;除了用于恢复被消除区域必要细节的数据外,对其余的数据进行编码以产生输出数据。在解码器中,使用从编码器中提取的信息可以重新获得被消除的图像区域。该修复技术利用偏微分方程(PDE)进行图像信息收集,其目的是达到图像压缩标准中的较高质量。本文还针对各种图像开展该算法的研究。采用这种算法,在图像质量可接受的条件下,压缩比可高达1:40。实验结果表明,与JPEG压缩方法相比,该算法在高压缩比下图像质量明显提高。

基于时间和空间冗余的视频隐写分析方法

为了实现对视频隐写的有效检测,提出一种使用支持向量机(SVMs)的视频隐写盲检测方法。该方法利用时间和空间冗余,用帧间共谋的方式获取帧估计数据,提取视频帧的融合马尔科夫和DCT特征,构造SVMs分类器对待测视频进行检测,从而达到视频隐写检测的目的。实验结果表明,该方法能够准确地区分载密视频和原始视频。

城市冗余空间景观设施设计探析

考虑当代城市社区居民结构的多元化以及休闲活动的随机性和自发性,研究以人文关怀为视角,关注城市公共空间的微观层面,以及多元主体的使用需求和感官体验,倡导自下而上的设计方法,鼓励公众自发地、自主地参与景观设施与城市家具设计活动,研究结果表明:对待“自发秩序”要采取折中路线,为设计师场地的意义发掘和辨识提供表征和脉络,营造出共谋、共建、共治、共享的城市公共景观,从而培养年轻一代城市居民的文化认同感。

星载综合孔径微波辐射计冗余空间定标方法研究

星载综合孔径微波辐射计系统为了实现更好的辐射测量性能,在地面对通道间剩余相位通过相位定标实验进行测量,其结果用于亮温重构时对通道间剩余相位进行补偿。冗余空间定标方法基于自身阵列冗余基线信息,该方法无需额外资源支持即可对星载综合孔径微波辐射计系统定标,可作为一种在轨的验证方案对系统综合孔径微波辐射计系统通道间剩余相位进行评估。系统性的介绍了基于星载综合孔径微波辐射计系统观测到的场景,冗余空间定标方法以及对平坦场景提出利用模拟的平坦目标响应相位修正的方法,可在点源场景、平坦场景下利用冗余空间定标方法求解通道间剩余相位,并结合仿真验证该方法的可行性。

空间4R冗余度机器人的混沌自运动研究

通过数值仿真及分析混沌的相图法、Poincare映射法和最大Lyapunov指数法对一个空间4R刚性冗余度机器人采用PD调节器控制其末端重复跟踪工作空间内的一条封闭路径时的杆件自运动状态进行了研究。研究首次发现,基于Jacobian矩阵的伪逆法求解该机器人运动学逆解时其自运动是混沌的。

基于空间时间冗余的替代主版本冗余调度算法

目的研究空间冗余与时间冗余各自的特点,提出一种将时间冗余与空间冗余方式的优点相结合的容错调度算法,提高调度算法的处理器利用率.方法将每个任务分为主版本、副版本和替代主版本.根据任务利用率将任务集分为高频任务集和低频任务集两类,分别采用空间冗余和时间冗余策略实现容错.采用EDF算法为任务分配动态优先级,且在主版本任务频繁发生错误的情况下激活替代主版本.结果所提算法将空间冗余与时间冗余相结合,满足任务的实时与容错需求,且避免系统因频繁执行一个易出错的主版本任务而造成资源的浪费.结论该算法降低了任务集对系统处理器数量的需求,提高了系统资源利用率.

空间4R冗余度机械臂容错空间分析

针对空间4R冗余度机械臂活动关节工作空间进行了定量研究,并且对其容错空间做了进一步探讨。首先推导出空间4R冗余度机械臂不同关节锁定时工作空间的解析表达式,并且根据表达式对工作空间进行了三维造型;然后,进一步分析了机械臂的D-H参数对工作空间的影响;最后,给出3 sigm a型机械臂容错空间的计算方法及三维造型,分析了其容错空间的影响因素。研究结果表明:当机械臂结构参数一定时,一个活动关节(关节2)在一定范围内锁定,工作空间不变,并且此锁定范围与结构参数一一对应;机械臂的臂长之和一定时,各机械臂长度越接近,机械臂的工作空间越大;机械臂关节2偏置的存在使机械臂工作空间不会出现薄壳,另一活动活动关节(关节3)的偏置的存在也可以增大工作空间;关节工作空间增大,容错空间也会相应增大。

基于有序等价划分的冗余空间转移图像加密安全性分析

现有的冗余空间转移(RST)图像加密算法有效提高了加密图像可逆数据隐藏的隐藏容量和抵抗现有已知明文攻击的能力.在分析RST图像加密三个密钥特性和定义有序等价集的基础上,提出一种基于有序等价划分的已知明文攻击方法.对得到的明-密图像对(原始图像及其加密图像),首先基于直方图距离比较重建原始图像的位平面置乱图像(BPSI),然后对BPSI的每个图像块,在加密图像划分得到的有序等价集中查找并推断该图像块的块置乱密钥(BSK).推导给出了BSK估计准确率与分块大小、图像块个数和有序等价集个数的关系.实验结果表明,对512×512的测试图像,当分块大小不小于4×4时,BSK估计准确率超过0.95;不同BSK估计准确率得到解密图像的视觉效果表明,即使BSK估计准确率低至0.50,也可能导致原始图像的内容信息泄露.

空间刚性冗余度机器人混沌运动控制的延迟反馈控制法

提出了消除空间刚性冗余度机器人关节运动轨迹漂移混沌现象的延迟反馈控制法。给出的一个空间4R刚性冗余度机器人在基于雅可比矩阵的伪逆方法使其末端重复跟踪工作空间内的一条封闭路径时的混沌控制的算例证明了所提方法的有效性。研究表明,在适当的参数下,系统的混沌运动可以转变为规则的周期运动。研究为解决冗余度机器人的伪逆控制非重复性问题开辟了新的有效途径。

基于神经网络的空间7R冗余机器人的运动模型辨识

针对空间冗余机器人运动学控制中正、逆运动学求解的复杂性,采用神经网络从两方面解决这一问题.一是从神经网络出发,提出了一种新的动态神经网络结构——状态延迟输入动态递归神经网络(SDIDRNN),提高了网络的学习速度;二是从辨识方案出发,以SDIDRNN为基础,在空间7R冗余机器人正、逆运动学模型辨识的问题上,设计了一种新颖的解耦辨识方案.将其与另外两种具有普通网络结构的辨识方案相比较,说明了该新方案具有更高的学习能力,辨识误差可降低到对比方案的40％-6％.由于学习速度的提高,达到设定误差时的训练次数大大减少,使该方案在机器人运动控制系统中的实时计算能力大大增强,为神经网络在机器人运动学控制中的应用提供了一条崭新的思路,具有重要的应用意义.