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学术活动

基于结晶规律的大规模群体机器人自组装系统设计

来源:力学与工程学院  编辑:马晓梅     日期:2019/4/15 10:32:14   点击数:2108  

时间:2019-04-19 16:00

地点:九里1号综合楼240

报告人:文桂林

 

群体机器人系统是指由大量低性能、低成本和简单的机器人个体,组合成一个群体协作系统。“团结起来的群众力量大”,相对于个体的工作能力,机器人群体在某些特殊作业任务、并行工作、容错性和工作效率上具备明显的优势。在群控模式中,自组装是一种不依赖于外部控制的自下向上的控制方式,在微结构或微系统设计中具有潜在的重要价值。其中,自组织算法中,若个体性能越低级,仍可自组装成同等或更高性能的群体,说明其算法越高级。在自然界中,广泛存在大规模群体自组装现象,从微观层面的晶体自组装生长,到宏观层面的社会性动物集群自组装活动等。这些神奇的自组装现象,可能蕴含着发展高性能自组装控制方法的基本规律。尤其是晶体生长过程,在非智能个体无主观意识的条件下,具有依靠客观的自然规律实现高性能自组织的特点。

本报告的主要工作是提取结晶过程的自然规律,结合群体机器人自组装的要求,设计基于结晶规律的大规模群体机器人自组装(CRS)系统,详细阐述CRS系统的理论框架和实现过程。另外,针对多智能体系统开发了一种深度强化学习方法MADQL算法作为CRS系统的一部分,使多机器人在局部范围内进行良好的移动协作。发展基于晶体生长的新自组装规则,大量低性能、低成本、只依赖少量局部交互信息的机器人,可以构造出具有规则内部结构的二维形状,实现群体协同目标。通过对大规模群体机器人自组装系统的仿真分析,验证了该系统的高效性、高可靠性、高适应性和低硬件要求。应用到实际的工程中,仍会存在诸多问题,但模拟结晶规律的方法论提供了针对人类特定的复杂工作需求开发一些先进的大规模群体自组装系统的新设计思路。


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