可变构卫星在轨自变构规划方法研究
发布时间：2021-11-12 16:41
随着微小卫星及其技术的蓬勃发展,结构固定的卫星已经难以满足各国对其提出的多任务执行能力、较强的环境适应性及抗风险等要求,因此人们将目光转向具有在轨变结构能力的模块化可重构卫星。模块化可重构卫星的在轨自变构规划方法成为了一个重要的研究方向。为描述自变构卫星的拓扑运动模型,提出构型的概念,定义构型的矩阵描述、集合描述、图论描述等三种描述方法。假设自变构卫星模块的运动满足立方旋转模块模型的运动规则,从物理运动规则中推导出模块的拓扑运动规律。同时提出构型的连通性对自变构卫星正常工作的重要性,给出了连通性的判断方法。为实现多模块同时运动,在自变构规划中加入冲突消解的功能,冲突消解采用网络演化博弈的方法实现。定义包括模块所有可能动作的动作空间,构建物理引擎模拟模块的实际运动,为实现无模型强化学习中模块与环境的交互提供基础。建立自变构过程的马尔科夫决策模型,定义模块的状态及状态空间,根据自变构卫星整体与目标构型的距离函数定义动作的即时收益和Q函数。设计分布式在轨自变构规划的Q学习方法,在Q函数的迭代过程中实现策略的优化。针对大量存储模块状态产生的内存溢出问题,设计深度神经网络对Q函数进行拟合。利用网...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTRAN机器人结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-5CPG协调控制MTRAN前进南加州大学沈为民团队在NASA支持下首次研制出在实验室外有实际应用的自重构机器人SuperBot[7]，如1-6所示。SuperBot是由相同结构模块构成，但是有不同的连接方式，其模型混合了链式架构和晶格架构，模块间连接的关节可实现三轴转动。利用实时操作系统及为CONRO机器人开发的内嵌分布式、可扩展式控制协议的启发式控制器对模块机器人进行更高级别的通信及控制[8]。图1-6SuperBot模块两种连接方式MarkYim等人首先提出若干个SuperBot模块机器人形成链式机器人桁架群，在模块基础上添加相机、夹具等即成为带有具体功能的模块，在太空领域内完成卫星组装、协同工作、自我修复等工作[10]，如图1-7所示。Thomas还针对这种由多自由度的自重构机器人组成树状结构机械臂的协调运动和灵活控制,提出可广泛运用的总体控制框架，并将其运用于实现太空空间内大面积的自动组装[11]，如图1-8所示。图1-7机器人桁架群协同完成卫星组装
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-5CPG协调控制MTRAN前进南加州大学沈为民团队在NASA支持下首次研制出在实验室外有实际应用的自重构机器人SuperBot[7]，如1-6所示。SuperBot是由相同结构模块构成，但是有不同的连接方式，其模型混合了链式架构和晶格架构，模块间连接的关节可实现三轴转动。利用实时操作系统及为CONRO机器人开发的内嵌分布式、可扩展式控制协议的启发式控制器对模块机器人进行更高级别的通信及控制[8]。图1-6SuperBot模块两种连接方式MarkYim等人首先提出若干个SuperBot模块机器人形成链式机器人桁架群，在模块基础上添加相机、夹具等即成为带有具体功能的模块，在太空领域内完成卫星组装、协同工作、自我修复等工作[10]，如图1-7所示。Thomas还针对这种由多自由度的自重构机器人组成树状结构机械臂的协调运动和灵活控制,提出可广泛运用的总体控制框架，并将其运用于实现太空空间内大面积的自动组装[11]，如图1-8所示。图1-7机器人桁架群协同完成卫星组装
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维点云初始配准方法的比较分析[J]. 王佳婧,王晓南,郑顺义,朱锋博. 测绘科学. 2018(02)
[2]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[3]面向在轨服务的可重构细胞卫星关键技术与展望[J]. 黄攀峰,常海涛,鹿振宇,王明. 宇航学报. 2016(01)
[4]UBot自重构机器人拓扑描述方法[J]. 赵杰,唐术锋,朱延河,崔馨丹. 哈尔滨工业大学学报. 2011(01)
[5]自重构机器人系统自修复的拓扑空间及运动规则描述[J]. 费燕琼,张鑫,徐磊. 上海交通大学学报. 2009(03)
[6]自重构模块化机器人的运动空间及自变形算法[J]. 费燕琼,张鑫,夏振兴. 机械工程学报. 2009(03)
[7]同构阵列式自重构机器人的仿真与控制[J]. 吴秋轩,曹广益,费燕琼. 计算机仿真. 2006(03)
[8]自重构模块化机器人的结构[J]. 费燕琼,董庆雷,赵锡芳. 上海交通大学学报. 2005(06)
博士论文
[1]模块化自重构机器人仿生运动规划与控制[D]. 崔馨丹.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于万向式关节模块的自重构机器人研究[D]. 唐术锋.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]自重构卫星的重构路径规划算法研究[D]. 陈欣.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于非理想元胞自动机的自重构机器人分布式控制研究[D]. 别东洋.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于马尔可夫决策过程理论的Agent决策问题研究[D]. 石轲.中国科学技术大学 2010
本文编号：3491302
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTRAN机器人结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-5CPG协调控制MTRAN前进南加州大学沈为民团队在NASA支持下首次研制出在实验室外有实际应用的自重构机器人SuperBot[7]，如1-6所示。SuperBot是由相同结构模块构成，但是有不同的连接方式，其模型混合了链式架构和晶格架构，模块间连接的关节可实现三轴转动。利用实时操作系统及为CONRO机器人开发的内嵌分布式、可扩展式控制协议的启发式控制器对模块机器人进行更高级别的通信及控制[8]。图1-6SuperBot模块两种连接方式MarkYim等人首先提出若干个SuperBot模块机器人形成链式机器人桁架群，在模块基础上添加相机、夹具等即成为带有具体功能的模块，在太空领域内完成卫星组装、协同工作、自我修复等工作[10]，如图1-7所示。Thomas还针对这种由多自由度的自重构机器人组成树状结构机械臂的协调运动和灵活控制,提出可广泛运用的总体控制框架，并将其运用于实现太空空间内大面积的自动组装[11]，如图1-8所示。图1-7机器人桁架群协同完成卫星组装
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-5CPG协调控制MTRAN前进南加州大学沈为民团队在NASA支持下首次研制出在实验室外有实际应用的自重构机器人SuperBot[7]，如1-6所示。SuperBot是由相同结构模块构成，但是有不同的连接方式，其模型混合了链式架构和晶格架构，模块间连接的关节可实现三轴转动。利用实时操作系统及为CONRO机器人开发的内嵌分布式、可扩展式控制协议的启发式控制器对模块机器人进行更高级别的通信及控制[8]。图1-6SuperBot模块两种连接方式MarkYim等人首先提出若干个SuperBot模块机器人形成链式机器人桁架群，在模块基础上添加相机、夹具等即成为带有具体功能的模块，在太空领域内完成卫星组装、协同工作、自我修复等工作[10]，如图1-7所示。Thomas还针对这种由多自由度的自重构机器人组成树状结构机械臂的协调运动和灵活控制,提出可广泛运用的总体控制框架，并将其运用于实现太空空间内大面积的自动组装[11]，如图1-8所示。图1-7机器人桁架群协同完成卫星组装
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维点云初始配准方法的比较分析[J]. 王佳婧,王晓南,郑顺义,朱锋博. 测绘科学. 2018(02)
[2]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[3]面向在轨服务的可重构细胞卫星关键技术与展望[J]. 黄攀峰,常海涛,鹿振宇,王明. 宇航学报. 2016(01)
[4]UBot自重构机器人拓扑描述方法[J]. 赵杰,唐术锋,朱延河,崔馨丹. 哈尔滨工业大学学报. 2011(01)
[5]自重构机器人系统自修复的拓扑空间及运动规则描述[J]. 费燕琼,张鑫,徐磊. 上海交通大学学报. 2009(03)
[6]自重构模块化机器人的运动空间及自变形算法[J]. 费燕琼,张鑫,夏振兴. 机械工程学报. 2009(03)
[7]同构阵列式自重构机器人的仿真与控制[J]. 吴秋轩,曹广益,费燕琼. 计算机仿真. 2006(03)
[8]自重构模块化机器人的结构[J]. 费燕琼,董庆雷,赵锡芳. 上海交通大学学报. 2005(06)
博士论文
[1]模块化自重构机器人仿生运动规划与控制[D]. 崔馨丹.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于万向式关节模块的自重构机器人研究[D]. 唐术锋.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]自重构卫星的重构路径规划算法研究[D]. 陈欣.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于非理想元胞自动机的自重构机器人分布式控制研究[D]. 别东洋.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于马尔可夫决策过程理论的Agent决策问题研究[D]. 石轲.中国科学技术大学 2010
本文编号：3491302
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