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面向仿生控制的系统动态复杂性理论及应用研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TP242
  • 关键词:
  • 成果简介:
    仿生机器人在工业、民用和军事上能代人作业、服务人类,既是未来产业的关键支撑装备,也是科技创新、高端制造发展水平的重要标志,被中国列为“国家中长期发展纲要”重点方向。其重要性被国家领导人多次强调,国家连续公布《中国制造2025》、《机器人产业发展规划(2016-2020年)》等重大战略。项目组面向仿生机器人运动控制(简称仿生控制)这一前沿研究领域,开展单个体与多智能体系统的动态复杂性理论及其应用研究,形成了一套包含理论、方法和应用的完整体系。科学发现点:创新以“盖邮戳”思想研究了通信时延对多智能体系统一致性影响问题;建立了基于事件驱动的多智能体系统一致性分布式控制理论;提出了分数阶混沌系统的函数投影同步法、不同系统同步法,为仿生机器人协同控制奠定了理论基础。提出了异构计算、可靠计算、流形计算等算法,发现了著名Chua电路中的孪生隐式吸引子;建立了广义多变量Mittag-Leffler(ML)稳定性直接判别理论。提出了一种全新的T型髋关节动力学行走模型和控制方法,清晰地观测到单个体系统吸引域的分形边界,发现多种新步态与多条周期分岔道路。论证了仿生机器人稳定步态和混沌步态的存在性。科学价值:丰富了系统动态复杂性研究方法与行为控制理论;弄清了通信时延、拓扑结构对多智能体系统一致性的影响;突破了传统的基于智能体连续(或周期)信息采集、控制器需连续(或周期)更新方法的限制。以所获得理论成果为基础,突破了仿生机器人节能行走的关键技术,研制出全球能效最高,续航最远的步行机器人“行者一号”。同行引用及评价:围绕系统动态复杂性与仿生控制共发表SCI期刊论文200余篇,被多位著名IEEEFellow、IFAC Fellow正面评价与引用。8篇代表性论文中,ESI收录4篇,含ESI Top0.1%热点论文2篇,控制理论国际顶级期刊论文4篇,数学1区期刊论文2篇,力学1区期刊论文2篇,影响因子之和达26.576,SCI他引274次,他引总次数556次。授权国家发明专利5项、软件著作权3项。国家科技部在官方主页上报道称行者一号“突破了机器人节能行走的关键技术,在足式机器人的结构设计、控制方法上取得重要进展”;CCTV称其是“人类历史上首个续航能力突破百公里的足式机器人”;被美国Discovery新闻评为“2015十大科技纪录突破”之首。
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