1.一種可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,包括:
2.如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)控制單元包括通訊交互的計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng),所述計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的中央處理單元,處理控制信號并生成控制指令,所述嵌入式系統(tǒng)接收所述計(jì)算機(jī)的指令,控制電流驅(qū)動(dòng)板輸出電流,以調(diào)制分布式局部磁場,實(shí)現(xiàn)液滴機(jī)器人的可編程運(yùn)動(dòng)和變形。
3.如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述分布式磁場生成單元包括陣列排列的多個(gè)電磁鐵,每個(gè)電磁鐵單獨(dú)連接到電源,通入大小、方向和頻率不同的電流時(shí),能夠按需產(chǎn)生特定的時(shí)變磁場,磁場的大小和作用范圍與施加的電流有關(guān),單個(gè)電磁鐵產(chǎn)生的磁場表示為:
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述分布式磁場生成單元的驅(qū)動(dòng)模式包括單線圈驅(qū)動(dòng)模式和雙線圈驅(qū)動(dòng)模式;
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述環(huán)境感知單元檢測工作空間的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體,包括障礙物位置、非結(jié)構(gòu)化場景特征以及鐵磁流體液滴機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù),進(jìn)行場景識別、地圖構(gòu)建和多目標(biāo)跟蹤定位,具體包括:獲取相機(jī)的第一幀圖像,采用基于支持向量機(jī)的機(jī)器視覺算法對障礙物、可行域、鐵磁流體液滴機(jī)器人進(jìn)行識別分類,提取工作空間中的潛在路徑點(diǎn)、障礙物的邊界信息以及液滴機(jī)器人的數(shù)量和每個(gè)機(jī)器人對應(yīng)的坐標(biāo);將現(xiàn)實(shí)地圖映射到仿真環(huán)境中,構(gòu)建地圖模型;通過多目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行機(jī)器人跟蹤并實(shí)時(shí)更新其位置坐標(biāo),并對電磁鐵的位置進(jìn)行標(biāo)定,用于激活相應(yīng)的線圈獨(dú)立驅(qū)動(dòng)液滴機(jī)器人。
6.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,根據(jù)環(huán)境信息感知,控制鐵磁流體液滴機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中通過變形或分裂為體積更小的子液滴來適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境;所述運(yùn)動(dòng)過程分為三種狀態(tài):初始狀態(tài),鐵磁流體液滴機(jī)器人在單線圈驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行可控移動(dòng);拉伸狀態(tài),鐵磁流體液滴機(jī)器人在多線圈驅(qū)動(dòng)下變形成長條狀移動(dòng);分裂狀態(tài),鐵磁流體液滴機(jī)器人分裂成多個(gè)子液滴移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述環(huán)境感知單元在機(jī)器人形態(tài)切換過程中對其進(jìn)行形狀檢測,包括:
8.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述閉環(huán)控制器采用有限狀態(tài)機(jī)構(gòu)建可重構(gòu)液滴機(jī)器人在各模態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換策略,其中,建立相應(yīng)的狀態(tài)表和動(dòng)作查詢表,根據(jù)觸發(fā)事件進(jìn)行狀態(tài)的切換;其中,當(dāng)前方路徑不存在阻擋時(shí),控制鐵磁流體液滴機(jī)器人保持初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng);當(dāng)前方路徑存在受限空間時(shí),控制鐵磁流體液滴機(jī)器人根據(jù)空間特征變形為長條狀運(yùn)動(dòng)或是分裂為子液滴運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元使用增量式?jīng)_突搜索路徑規(guī)劃,用于在動(dòng)態(tài)變化的工作環(huán)境中進(jìn)行路徑規(guī)劃,具體包括:
10.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的可重構(gòu)鐵磁流體液滴機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制系統(tǒng),其特征在于,所述運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元進(jìn)一步包括: