z6首页

近日，，，，，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)颁发以“Auto-Optimizing Connection Planning Method for Chain-Type Modular Self-Reconfiguration Robots”为题的文章。。。。。

近日，，，，，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)颁发以“Auto-Optimizing Connection Planning Method for Chain-Type Modular Self-Reconfiguration Robots”为题的文章。。。。。

这是继不久前在 T-RO 发文，，，，，提出了？？？？？？榛猿凉够等 FreeBOT 的活动学模型、活动规划与节造步骤后，，，，，林天麟教授团队今年度第二次在 T-RO 上颁发？？？？？？榛等擞泄刈暄，，，，，体现了团队在该领域深厚的技术堆集以及卓越的科研实力。。。。。

本次颁发的钻研工作介绍了一种面向多入度单出度？？？？？？榛等说淖钣畔谓庸婊街，，，，，提出了一个利用衔接点的可互换性削减沉构步骤的多项式功夫算法和一个选取新的分支战术与阶段成本的指数功夫算法，，，，，从而自动优化出拥有至少分离和附着作为的沉构序列，，，，，并验证了提出的步骤拥有急剧推算近优解、逐步靠近全局最优解等利益。。。。。

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

期刊介绍

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.），，，，，均匀每年全球发文量约100篇，，，，，涉及机械人技术各个领域的原创理论、算法、设计等，，，，，代表了机械人领域最先进的沉猛进展。。。。。

钻研布景

链式？？？？？？榛猿凉够等丝赡芷揪莼肪澈凸ぷ髟诜制绲墓剐椭渥，，，，，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每一步应该断开或新建的衔接，，，，，而后才挪用活动规划算法去执行这些步骤。。。。。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，，，，，以往的钻研已经证明最优衔接规划问题的 NP 齐全性，，，，，这意味着不太可能存在能在多项式功夫内推算最优解的算法。。。。。因而，，，，，当前钻研的两个重要方向是推算近优解的多项式功夫算法和推算最优解的指数功夫算法。。。。。本工作基于多入度单出度？？？？？？榛等，，，，，利用衔接点的可互换性减幼了多项式功夫算法输出的沉构步数；；；；；；；并提出了一种新的指数功夫内的最优求解器，，，，，以多项式功夫算法的解的价值为上界，，，，，通过阶段成本的累加和定界剪枝操作逐步靠近全局最优解。。。。。

钻研内容

本工作首先将 SnailBot、FreeBOT、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 由一个粗糙的金属球壳和一个带有永磁体的底盘组成。。。。。球壳和底盘别离被抽象为多个可互换的被动衔接点和单个自动衔接点。。。。。？？？？？？榈谋欢谓拥阕苁妥远谓拥阕苁芄槐鹄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，，，，，进而绘造为单一有向图，，，，，如图2所示。。。。。

图1. MISO？？？？？？榈脑⒁。。。。。（a）（b）MISO？？？？？？榈牧礁鲇布实现，，，，，SnailBot和FreeBOT；；；；；；；（c）MISO？？？？？？榈3D仿真模型；；；；；；；（d）MISO？？？？？？榈亩维示意图

图2. 构型的衔接关系示意图。。。。。（a）有一个根节点的连通图；；；；；；；（b）有一条回路的连通图。。。。。

本工作从理论上证了然由单出度节点组成的连通图要么只有一个根节点要么只有一条回路，，，，，从而提出了多项式功夫算法，，，，，入度匹配（In-degree Matching，，，，，IM）算法，，，，，如图3所示。。。。。IM 算法提出了子树相异度的概想，，，，，并以此为权沉在每一次？？？？？？楹涂瘴恢涞钠ヅ渲信灿萌吩欹配算法，，，，，从而利用衔接点的可互换性削减冗余步骤，，，，，最终获得一个初始构型和最终构型的公共子图。。。。。公共子图随后被虚构化为根节点，，，，，并沉复匹配直至实现。。。。。

图3. IM 算法。。。。。（a）子树相异度的推算；；；；；；；（b）公共子图举例

本工作进一步介绍了一个树型分支与定界（Tree-based Branch and Bound，，，，，TBB）算法，，，，，如图4所示。。。。。TBB 算法提出了新的分支战术和阶段成本，，，，，并从理论上证了然 TBB 在指数功夫内保障达到全局最优解的推算复杂度。。。。。TBB 算法的分支战术界说了三种新的推算操作以保障天生所有可能的子匹配节点，，，，，好比图4（a）中的分列操作和乘法操作。。。。。若某个子匹配节点的累加阶段成本高于上界，，，，，则剪掉此节点及其后世节点，，，，，从而减幼搜索空间。。。。。TBB算法的上界由多项式功夫算法的解的价值初始化，，，，，在每次得到一个近优解时逐步下调，，，，，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种类型邻接矩阵的推算尝试，，，，，验证了 IM 算法和 TBB 算法的优越性及其结合成效。。。。。尝试了局批注，，，，，IM 算法的近优解距离 TBB 算法的最优解有4%-9%的裕度。。。。。而后将该衔接规划步骤利用于 MISO ？？？？？？榈 3D 无沉力仿真以及大规模自沉构的推算。。。。。如图5所示，，，，，衔接规划步骤能够指定由蛇形构型转变为三足构型只必要一次分离和衔接的作为，，，，，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可互换职能够削减的冗余步骤。。。。。图6展示了从立方体构型转变为人形构型所必要的断开和衔接的地位。。。。。

图5. 衔接规划算法的利用事俘。。。。。（a）蛇形构型转换为三足构型；；；；；；；（b）四足构型的转换举例

图6. 人形构型的大规模自沉构事俘

钻研结论

该工作介绍了一种基于多入度单出度？？？？？？榛等说淖钣畔谓庸婊街，，，，，可能在多项式功夫内推算近优解、指数功夫内推算全局最优解，，，，，提出了互换衔接点的匹配指标和新的分支阶段成本，，，，，并证了然连通图的根节点唯一性、构型指针的同构不变性、算法的推算复杂度等沉要理论。。。。。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，，，，，结合课题组之前提出的活动规划步骤，，，，，能够实现自由而急剧的自沉构。。。。。

作者简介

本文通讯作者林天麟是香港中文大学（丽江）助理教授，，，，，博士生导师，，，，，IEEE高级会员，，，，，广东省卓越青年基金获得者，，，，，丽江市海表高档次人才B类，，，，，现担任机械人与智能造作国度处所结合工程尝试室执行副主任，，，，，及z6首页（z6首页）智能机械人中心主任。。。。。师从徐扬生院士，，，，，别离于2006年和2010年在香港中文大学获得一等荣誉学士学位和博士学位。。。。。钻研方向蕴含新型移动机械人，，，，，？？？？？？榛猿凉够等，，，，，及人机合作等。。。。。以第一/通讯作者，，，，，在 T-RO、T-IP、T-MECH、J-FR 等顶尖期刊和 ICRA、IROS 等顶级会议上颁发论文45篇，，，，，授权美国专利3项及国度发现专利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。。。。。有关钻研成就被路透社、索求频路、日本放送协会 NHK、IEEE Spectrum、Wired 等多多国际驰名媒体宽泛报导。。。。。作为项目掌管人，，，，，主持国度天然科学基金面上项目、国度沉点研发打算“智能机械人”沉点专项课题、广东省卓越青年基金等多个项目。。。。。担任国度天然科学基金项目评审专家、国度质检总局特种作业机械人尺度化工作组特邀委员、多个国际期刊及会议的编委。。。。。

本文第一作者罗浩波是香港中文大学（丽江）在读博士生，，，，，钻研方向为？？？？？？榛猿凉够等恕Ⅴ杈豆婊颓炕。。。。。目前以第一作者在 IEEE Transaction on Robotics、IEEE Robotics and Automation Letters、IROS 等顶级期刊会议上颁发论文数篇。。。。。

团队介绍

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成各类状态以解决不成预知问题的关键技术，，，，，通过单一智能体的集群实现复杂的智能群体行为，，，，，让机械人系统占有可复用、自由构型、可拓展、故障自建复等通用个性，，，，，为机械人设计领域创造出一种全新切实可行的实现状态。。。。。

团队持久从事机械人和人为智能钻研，，，，，开发了十余种机械人和智能系统。。。。。在承担国度科研项目方面经验丰硕，，，，，获得了国度天然科学基金面上项目、国度科技部 “智能机械人”沉点研发打算项目等多项纵向项目赞助。。。。？？？？？？蒲谐删桶浞⒂ T-RO、T-IP、T-MECH、JFR、ICRA、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 的钻研成就获2020年 IROS 机械人机构与设计最佳论文奖，，，，，IEEE Spectrum、日本放送协会 NHK 和Engadget 等多家国际驰名媒体对其进行了宽泛报路。。。。。

相识团队更多论文和视频信息：
团队主页：https://freeformrobotics.org
团队B站-CUHKSZ-RAIL：https://space.bilibili.com/691821613

【网站地图】【sitemap】