混合型自重构机器人的自修复行为及自复制理论研究

研究混合型自重构机器人的自修复行为及自复制理论。分析设计混合型自重构机器人的主-从式基本模块结构及模块间标准匹配的快速连接/脱离接口，开发具有设计自主性、通信自主性、动作自主性、可扩展性、可自修复及自复制的开放式柔性设计结构；提出三维空间模块单元基本循环子群的概念及基于面面映射矩阵的基本模块空间拓扑结构描述法，推导模块间的动态转换关系；利用群论枚举混合型自重构机器人的可能构型空间，确定机器人执行自重构、自修复、自复制的动作序列；提出基于故障模块位置的自重构机器人的分布式自修复方法，优化自修复过程中的运动路径；利用微分方程，提出基于信息流的连续模型的多层分布式自复制算法，完成基于任务信息的自重构、自修复、自复制功能。建立混合型自重构机器人的自修复行为及自复制理论研究的框架体系，拓宽固定构型机器人的研究领域，为未来空间、海洋、军事方面在不可预测环境及未知任务条件下的机械装置的应用提供技术支持。

研究混合型自重构机器人的自修复行为及自复制理论。分析、设计并制造了混合型自重构机器人的主-从式基本模块结构，每个基本模块由一个三棱柱形的主模块和一个三棱柱形的从模块组成，靠一个电机驱动，根据齿轮、齿条的不同运动速度，相邻两个基本模块中从模块的轴插入主模块的孔中完成对接动作；提出三维空间基于面面映射矩阵的基本模块空间拓扑结构描述法，推导模块间的动态转换关系；根据基本模块的几何特点及运动规则，枚举混合型自重构机器人的可能构型空间，确定机器人执行自修复、自复制的动作序列；提出基于故障模块位置的自重构机器人的分布式自修复方法，采用广度优先检测法及深度优先法，优化自修复过程中的运动路径；基于混合型自重构机器人的结构特点，提出基于迭代信息流的多模型自复制算法，完成基于任务信息的自重构、自修复、自复制功能，建立了混合型自重构机器人的自修复行为及自复制理论研究的框架体系，拓宽固定构型机器人的研究领域，为未来空间、海洋、军事方面在不可预测环境及未知任务条件下的机械装置的应用提供技术支持。