新闻动æ€

  

è¿‘æ—¥, ,,,,我院林天麟教授团队在机械人领域顶级期刊 IEEE Transactions on Robotics (T-RO)é¢å‘以“Auto-Optimizing Connection Planning Method for Chain-Type Modular Self-Reconfiguration Robotsâ€ä¸ºé¢˜çš„æ–‡ç« 。。。。。

è¿‘æ—¥, ,,,,我院林天麟教授团队在机械人领域顶级期刊 IEEE Transactions on Robotics (T-RO)é¢å‘以“Auto-Optimizing Connection Planning Method for Chain-Type Modular Self-Reconfiguration Robotsâ€ä¸ºé¢˜çš„æ–‡ç« 。。。。。

这是继ä¸ä¹…å‰åœ¨ T-RO 呿–‡, ,,,,æå‡ºäº†?? ?? ? ?榛猿凉够等 FreeBOT çš„æ´»åŠ¨å­¦æ¨¡åž‹ã€æ´»åŠ¨è§„åˆ’ä¸ŽèŠ‚é€ æ­¥éª¤åŽ, ,,,,林天麟教授团队今年度第二次在 T-RO 上é¢å‘?? ?? ? ?榛等擞泄刈暄, ,,,,体现了团队在该领域深厚的技术堆集以åŠå“越的科研实力。。。。。

本次é¢å‘的钻研工作介ç»äº†ä¸€ç§é¢å‘多入度å•出度?? ?? ? ?榛等说淖钣畔谓庸婊街, ,,,,æå‡ºäº†ä¸€ä¸ªåˆ©ç”¨è¡”接点的å¯äº’æ¢æ€§å‰Šå‡æ²‰æž„步骤的多项å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•å’Œä¸€ä¸ªé€‰å–æ–°çš„åˆ†æ”¯æˆ˜æœ¯ä¸Žé˜¶æ®µæˆæœ¬çš„æŒ‡æ•°åŠŸå¤«ç®—æ³•, ,,,,从而自动优化出拥有至少分离和附ç€ä½œä¸ºçš„æ²‰æž„åºåˆ—, ,,,,并验è¯äº†æå‡ºçš„æ­¥éª¤æ‹¥æœ‰æ€¥å‰§æŽ¨ç®—近优解ã€é€æ­¥é è¿‘全局最优解等利益。。。。。

论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/9962372

期刊介ç»

IEEE Transactions on Robotics为机械人学领域公认的三大顶级期刊之一(T-RO / IJRR / Sci. Rob.), ,,,,å‡åŒ€æ¯å¹´å…¨çƒå‘æ–‡é‡çº¦100篇, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œæ¶‰åŠæœºæ¢°äººæŠ€æœ¯å„个领域的原创ç†è®ºã€ç®—法ã€è®¾è®¡ç­‰, ,,,,代表了机械人领域最先进的沉猛进展。。。。。

钻研布景

链å¼?? ?? ? ?榛猿凉够等ä¸èµ¡èŠ·æªèŽ¼è‚ªæ¾ˆå‡¸ã·é«Ÿè¯œåˆ¶ç»²å¢“剿¤­æ¸¥, ,,,,好比蛇形, ,,,,四足等构型。。。。。本工作专一于上述自沉构过程中两个构型之间的衔接规划问题。。。。。衔接规划算法指定了自沉构过程中æ¯ä¸€æ­¥åº”该断开或新建的衔接, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œè€ŒåŽæ‰æŒªç”¨æ´»åŠ¨è§„åˆ’ç®—æ³•åŽ»æ‰§è¡Œè¿™äº›æ­¥éª¤。。。。。因而, ,,,,衔接规划了局是最优还是冗余决定了整个自沉构过程的速度。。。。。但是, ,,,,以往的钻研已ç»è¯æ˜Žæœ€ä¼˜è¡”接规划问题的 NP é½å…¨æ€§, ,,,,这æ„味ç€ä¸å¤ªå¯èƒ½å­˜åœ¨èƒ½åœ¨å¤šé¡¹å¼åŠŸå¤«å†…æŽ¨ç®—æœ€ä¼˜è§£çš„ç®—æ³•。。。。。因而, ,,,,当å‰é’»ç ”的两个é‡è¦æ–¹å‘是推算近优解的多项å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•å’ŒæŽ¨ç®—æœ€ä¼˜è§£çš„æŒ‡æ•°åŠŸå¤«ç®—æ³•。。。。。本工作基于多入度å•出度?? ?? ? ?榛等, ,,,,利用衔接点的å¯äº’æ¢æ€§å‡å¹¼äº†å¤šé¡¹å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•è¾“å‡ºçš„æ²‰æž„æ­¥æ•°ï¼›;;ï¼›;;;并æå‡ºäº†ä¸€ç§æ–°çš„æŒ‡æ•°åŠŸå¤«å†…çš„æœ€ä¼˜æ±‚è§£å™¨, ,,,,以多项å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•çš„è§£çš„ä»·å€¼ä¸ºä¸Šç•Œ, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œé€šè¿‡é˜¶æ®µæˆæœ¬çš„ç´¯åŠ å’Œå®šç•Œå‰ªæžæ“ä½œé€æ­¥é è¿‘全局最优解。。。。。

钻研内容

本工作首先将 SnailBotã€FreeBOTã€Ant3DBot 蹬撞件?? ?? ? ?槌橄笪嗳攵鹊コ龆龋∕ultiply In-degree Single Out-degree, ,,,,MISO)?? ?? ? ?, ,,,,如图1所示。。。。。以 SnailBot 为例, ,,,,SnailBot 由一个粗糙的金属çƒå£³å’Œä¸€ä¸ªå¸¦æœ‰æ°¸ç£ä½“的底盘组æˆ。。。。。çƒå£³å’Œåº•盘别离被抽象为多个å¯äº’æ¢çš„被动衔接点和å•个自动衔接点。。。。。?? ?? ? ?榈谋欢谓拥阕è‹å¦¥è¿œè°“拥阕è‹èŠ„æ§é¹„氡蛔悸壑薪诘愕娜攵群统龆。。。。。构型的衔接关系能够表白为邻接矩阵, ,,,,进而绘造为å•一有å‘图, ,,,,如图2所示。。。。。

图1. MISO?? ?? ? ?榈脑â’。。。。。(a)(b)MISO?? ?? ? ?榈牧ç¤é²‡å¸ƒå®žçް, ,,,,SnailBotå’ŒFreeBOTï¼›;;ï¼›;;;(c)MISO?? ?? ? ?榈3D仿真模型;;;ï¼›;;;(d)MISO?? ?? ? ?榈亩维示æ„图

图2. 构型的衔接关系示æ„图。。。。。(a)有一个根节点的连通图;;;ï¼›;;;(b)有一æ¡å›žè·¯çš„连通图。。。。。

本工作从ç†è®ºä¸Šè¯äº†ç„¶ç”±å•出度节点组æˆçš„连通图è¦ä¹ˆåªæœ‰ä¸€ä¸ªæ ¹èŠ‚ç‚¹è¦ä¹ˆåªæœ‰ä¸€æ¡å›žè·¯, ,,,,从而æå‡ºäº†å¤šé¡¹å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•, ,,,,入度匹é…(In-degree Matching, ,,,,IM)算法, ,,,,如图3所示。。。。。IM 算法æå‡ºäº†å­æ ‘相异度的概想, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œå¹¶ä»¥æ­¤ä¸ºæƒæ²‰åœ¨æ¯ä¸€æ¬¡?? ?? ? ï¼Ÿæ¥¹æ¶‚ç˜´æ¢æ¶žé’ ãƒ…渲信ç¿èŒå©æ¬¹é…算法, ,,,,从而利用衔接点的å¯äº’æ¢æ€§å‰Šå‡å†—余步骤, ,,,,最终获得一个åˆå§‹æž„型和最终构型的公共å­å›¾。。。。。公共å­å›¾éšåŽè¢«è™šæž„化为根节点, ,,,,并沉å¤åŒ¹é…直至实现。。。。。

图3. IM 算法。。。。。(aï¼‰å­æ ‘相异度的推算;;;ï¼›;;;(b)公共å­å›¾ä¸¾ä¾‹

本工作进一步介ç»äº†ä¸€ä¸ªæ ‘型分支与定界(Tree-based Branch and Bound, ,,,,TBB)算法, ,,,,如图4所示。。。。。TBB 算法æå‡ºäº†æ–°çš„åˆ†æ”¯æˆ˜æœ¯å’Œé˜¶æ®µæˆæœ¬, ,,,,并从ç†è®ºä¸Šè¯äº†ç„¶ TBB 在指数功夫内ä¿éšœè¾¾åˆ°å…¨å±€æœ€ä¼˜è§£çš„æŽ¨ç®—夿‚度。。。。。TBB ç®—æ³•çš„åˆ†æ”¯æˆ˜æœ¯ç•Œè¯´äº†ä¸‰ç§æ–°çš„æŽ¨ç®—æ“作以ä¿éšœå¤©ç”Ÿæ‰€æœ‰å¯èƒ½çš„å­åŒ¹é…节点, ,,,,好比图4(a)中的分列æ“作和乘法æ“作。。。。。若æŸä¸ªå­åŒ¹é…èŠ‚ç‚¹çš„ç´¯åŠ é˜¶æ®µæˆæœ¬é«˜äºŽä¸Šç•Œ, ,,,,则剪掉此节点åŠå…¶åŽä¸–节点, ,,,,从而å‡å¹¼æœç´¢ç©ºé—´。。。。。TBB算法的上界由多项å¼åŠŸå¤«ç®—æ³•çš„è§£çš„ä»·å€¼åˆå§‹åŒ–, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œåœ¨æ¯æ¬¡å¾—åˆ°ä¸€ä¸ªè¿‘ä¼˜è§£æ—¶é€æ­¥ä¸‹è°ƒ, ,,,,最终逼近全局最优解, ,,,,如图4(b)所示。。。。。

图4. TBB 算法。。。。。(a)TBB 算法的分支函数;;;;;;;(b)TBB 算法逼近全局最优解的推算事俘。。。。。

基于上述算法, ,,,,本工作首先设计了多ç§ç±»åž‹é‚»æŽ¥çŸ©é˜µçš„æŽ¨ç®—å°è¯•, ,,,,验è¯äº† IM 算法和 TBB 算法的优越性åŠå…¶ç»“åˆæˆæ•ˆ。。。。。å°è¯•了局批注, ,,,,IM 算法的近优解è·ç¦» TBB 算法的最优解有4%-9%的裕度。。。。。而åŽå°†è¯¥è¡”接规划步骤利用于 MISO ?? ?? ? ?榈 3D 无沉力仿真以åŠå¤§è§„模自沉构的推算。。。。。如图5所示, ,,,,衔接规划步骤能够指定由蛇形构型转å˜ä¸ºä¸‰è¶³æž„åž‹åªå¿…è¦ä¸€æ¬¡åˆ†ç¦»å’Œè¡”接的作为, ,,,,并给出了作为产生的?? ?? ? ? ID。。。。。图5(b)(c)则展示了 IM 算法中利用衔接点的å¯äº’æ¢èŒèƒ½å¤Ÿå‰Šå‡çš„冗余步骤。。。。。图6展示了从立方体构型转å˜ä¸ºäººå½¢æž„型所必è¦çš„æ–­å¼€å’Œè¡”接的地ä½。。。。。

图5. 衔接规划算法的利用事俘。。。。。(a)蛇形构型转æ¢ä¸ºä¸‰è¶³æž„型;;;ï¼›;;;(b)四足构型的转æ¢ä¸¾ä¾‹

图6. 人形构型的大规模自沉构事俘

钻研结论

该工作介ç»äº†ä¸€ç§åŸºäºŽå¤šå…¥åº¦å•出度?? ?? ? ?榛等说淖钣畔谓庸婊街, ,,,,å¯èƒ½åœ¨å¤šé¡¹å¼åŠŸå¤«å†…æŽ¨ç®—è¿‘ä¼˜è§£ã€æŒ‡æ•°åŠŸå¤«å†…æŽ¨ç®—å…¨å±€æœ€ä¼˜è§£, ,,,,æå‡ºäº†äº’æ¢è¡”æŽ¥ç‚¹çš„åŒ¹é…æŒ‡æ ‡å’Œæ–°çš„åˆ†æ”¯é˜¶æ®µæˆæœ¬, ,,,,并è¯äº†ç„¶è¿žé€šå›¾çš„æ ¹èŠ‚ç‚¹å”¯ä¸€æ€§ã€æž„åž‹æŒ‡é’ˆçš„åŒæž„ä¸å˜æ€§ã€ç®—æ³•çš„æŽ¨ç®—å¤æ‚度等沉è¦ç†è®º。。。。。该工作的衔接规划步骤指定构型中应该断开或新建的至少衔接, ,,,,结åˆè¯¾é¢˜ç»„ä¹‹å‰æå‡ºçš„æ´»åŠ¨è§„åˆ’æ­¥éª¤, ,,,,能够实现自由而急剧的自沉构。。。。。

作者简介

æœ¬æ–‡é€šè®¯ä½œè€…æž—å¤©éºŸæ˜¯é¦™æ¸¯ä¸­æ–‡å¤§å­¦ï¼ˆä¸½æ±Ÿï¼‰åŠ©ç†æ•™æŽˆ, ,,,,åšå£«ç”Ÿå¯¼å¸ˆ, ,,,,IEEE高级会员, ,,,,广东çœå“è¶Šé’年基金获得者, ,,,,丽江市海表高档次人æ‰Bç±», ,,,,现担任机械人与智能造作国度处所结åˆå·¥ç¨‹å°è¯•室执行副主任, ,,,,åŠz6首页(z6首页)智能机械人中心主任。。。。ã€‚å¸ˆä»Žå¾æ‰¬ç”Ÿé™¢å£«, ,,,,别离于2006å¹´å’Œ2010年在香港中文大学获得一等è£èª‰å­¦å£«å­¦ä½å’Œåšå£«å­¦ä½。。。。。钻研方å‘è•´å«æ–°åž‹ç§»åŠ¨æœºæ¢°äºº, ,,,,?? ?? ? ?榛猿凉够等, ,,,,åŠäººæœºåˆä½œç­‰。。。。。以第一/通讯作者, ,,,,在 T-ROã€T-IPã€T-MECHã€J-FR 等顶尖期刊和 ICRAã€IROS 等顶级会议上é¢å‘论文45篇, ,,,,授æƒç¾Žå›½ä¸“利3项åŠå›½åº¦å‘现专利42项, ,,,,出版英文专著2部。。。。。以第一作者获 IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 期刊年度最佳论文奖, ,,,,以通讯作者获 IROS 机械人机构设计最佳论文奖。。。。。有关钻研æˆå°±è¢«è·¯é€ç¤¾ã€ç´¢æ±‚é¢‘è·¯ã€æ—¥æœ¬æ”¾é€å会 NHKã€IEEE Spectrumã€Wired 等多多国际驰å媒体宽泛报导。。。。。作为项目掌管人, ,,,,主æŒå›½åº¦å¤©ç„¶ç§‘学基金é¢ä¸Šé¡¹ç›®ã€å›½åº¦æ²‰ç‚¹ç ”呿‰“ç®—â€œæ™ºèƒ½æœºæ¢°äººâ€æ²‰ç‚¹ä¸“项课题ã€å¹¿ä¸œçœå“è¶Šé’年基金等多个项目。。。。。担任国度天然科学基金项目评审专家ã€å›½åº¦è´¨æ£€æ€»å±€ç‰¹ç§ä½œä¸šæœºæ¢°äººå°ºåº¦åŒ–工作组特邀委员ã€å¤šä¸ªå›½é™…期刊åŠä¼šè®®çš„ç¼–å§”。。。。。

本文第一作者罗浩波是香港中文大学(丽江)在读åšå£«ç”Ÿ, ,,,,钻研方å‘为?? ?? ? ?榛猿凉够等æ•â…¤æˆè±†å©Šé¢“ç‚•。。。。。目å‰ä»¥ç¬¬ä¸€ä½œè€…在 IEEE Transaction on Roboticsã€IEEE Robotics and Automation Lettersã€IROS 等顶级期刊会议上é¢å‘论文数篇。。。。。

团队介ç»

z6首页 智能机械人中心由林天麟教授辅导, ,,,,旨在钻研多机械人系统自由组æˆå„类状æ€ä»¥è§£å†³ä¸æˆé¢„知问题的关键技术, ,,,,通过å•ä¸€æ™ºèƒ½ä½“çš„é›†ç¾¤å®žçŽ°å¤æ‚的智能群体行为, ï¼Œï¼Œï¼Œï¼Œè®©æœºæ¢°äººç³»ç»Ÿå æœ‰å¯å¤ç”¨ã€è‡ªç”±æž„åž‹ã€å¯æ‹“å±•ã€æ•…障自建å¤ç­‰é€šç”¨ä¸ªæ€§, ,,,,为机械人设计领域创造出一ç§å…¨æ–°åˆ‡å®žå¯è¡Œçš„实现状æ€。。。。。

团队æŒä¹…从事机械人和人为智能钻研, ,,,,开å‘了åä½™ç§æœºæ¢°äººå’Œæ™ºèƒ½ç³»ç»Ÿ。。。。。在承担国度科研项目方é¢ç»éªŒä¸°ç¡•, ,,,,获得了国度天然科学基金é¢ä¸Šé¡¹ç›®ã€å›½åº¦ç§‘技部 â€œæ™ºèƒ½æœºæ¢°äººâ€æ²‰ç‚¹ç ”呿‰“算项目等多项纵å‘项目赞助。。。。?? ?? ? ?蒲è°åˆ æ¡¶æµžâ’‚ T-ROã€T-IPã€T-MECHã€JFRã€ICRAã€IROS 等机械人与自动化领域的国际顶级期刊和会议上。。。。。关于 FreeBOT 的钻研æˆå°±èŽ·2020å¹´ IROS 机械人机构与设计最佳论文奖, ,,,,IEEE Spectrumã€æ—¥æœ¬æ”¾é€å会 NHK å’ŒEngadget 等多家国际驰å媒体对其进行了宽泛报路。。。。。


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