足盘式水黾机器人关键技术研究及其样机研制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61773416
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As a kind of bio-inspired micro robot, Water Strider Robot (WSR) is developed to stands and moves in this unique way of locomotion by surface tension as the insect water strider. Therefore WSR can save greatly energy because avoid from the water viscous drag, that is the main resistance to hinder the boat, submarine and fish-like robot. This makes it has the features of tiny drag, high speed, great agile, capability of accessing to shallow water and small disturbance to the water. The WSR is imagined that could be used on any water without huge wave and even amphibious in the future. With a chemical sensor, it could monitor water supplies for contamination or other toxins; with a camera it could be a spy or an explorer; with a net or a boom, it could skim contaminants off the top of water. However, water strider robot needs to be built so light and so compact because the supporting surface tension is usually small. It is really a big challenge to develop. Prof. M. Sitti of CMU said to Forbs, “I think it is the final challenge of microrobotics if you can make this thing.” As a newcome important research area, WSR is currently developing in few universities of USA, Japan and China. Till to now, only several primal prototypes were successfully developped.. Based on the successful research results of the former NSFC project on statics, optimal design of supporting leg and driving leg, and a remote-controllable prototype, this proposal focuses on the structure optimal design, dynamics, self-navigation and control system design, nonholonomic system control method, system integration technology of WSR for developing a prototype and experimental research. A novel kind of WSR will be developed with the feature of motor-driven, non-tethered with, self-operation and remote controllable, autonomous “phototropic movement” - trend to infrared light or other heater, camera and wireless transmitter equipped for send back the picture and video. Some creative achievements should be generated from the research project in integration of micro-robot, dynamics on surface tension, control system design, dynamics, autonomous navigation and control methods etc. The prototype WSR should be developed can also be utilized to be a kind of test-bed to observe phenomena, to validate new theory, to measure data for the relevant disciplines, especially fluid dynamic and material technology.
水黾机器人仿生水蜘蛛,利用表面张力在水面站立和行走,几乎不受粘性阻力,能极大地降低运动能耗,提高工作时间。此外因其特殊的运动方式,不会在浅水区搁浅,甚至有可能水陆两栖(有待研究),运动过程对水体的扰动也非常小。因此在侦察勘测、水质监控、液面清污等领域具有十分重要的应用前景。另一方面,机器人要利用表面张力在水面站立和行走,必须非常轻巧精密,研制难度很大。相关研究在国内外都还很不完善。其研究在微小型机器人系统集成、水面拖动、表面张力支撑系统的动力学、控制系统设计等方面具有重要的理论意义。项目拟在前期完成静力学分析、支撑腿/驱动腿形状优化设计方法,并成功研制一种可遥控水黾机器人的基础上,重点研究新一代足盘式水黾机器人系统集成、结构优化设计、运动中的力学问题、自主控制系统与非完整控制算法等关键技术问题,研制电动、无缆、可自主运动并可遥控、携带视觉传感系统并可无线传输图像的高性能水黾机器人。

结项摘要

本项目通过水黾机器人静力学分析、支撑腿/驱动腿形状优化设计方法、整体结构和布局优化设计方法的研究,以及新一代水黾机器人系统集成、结构优化设计、运动中的力学问题、动力学建模分析与仿真、自主控制系统设计与非完整控制算法等关键技术的研究。研制成功了支撑力大幅提高,电动、无缆、可自主运动并可遥控的新一代水黾机器人。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Improved Feature Learning: A Maximum-Average-Out Deep Neural Network for the Game Go
改进的特征学习:围棋游戏的最大平均深度神经网络
  • DOI:
    10.1155/2020/1397948
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiali Li;Zhengyu Lv;Bo Liu;Licheng Wu;Zheng Wang
  • 通讯作者:
    Zheng Wang
On the Group Controllability of Leader-Based Continuous-Time Multiagent Systems
基于领导者的连续时间多智能体系统的群可控性
  • DOI:
    10.1155/2020/7892643
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Complexity
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Liu Bo;Wu Licheng;Li Rong;Su Housheng;Han Yue
  • 通讯作者:
    Han Yue
FnnmOS-ELM: A Flexible Neural Network Mixed Online Sequential Elm
FnnmOS-ELM:灵活的神经网络混合在线顺序 Elm
  • DOI:
    10.3390/app9183772
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Sciences-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Li Xiali;He Shuai;Yu Junzhi;Wu Licheng;Yue Zhao
  • 通讯作者:
    Yue Zhao
Observability of leader-based discrete-time multi-agent systems with switching topology
具有交换拓扑的基于领导者的离散时间多智能体系统的可观测性
  • DOI:
    10.1049/iet-cta.2020.0202
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET Control Theory and Applications
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Liu Bo;Shen XiXi;Wu Licheng;Su Housheng
  • 通讯作者:
    Su Housheng
Observability of Leader-Based Discrete-Time Multi-Agent Systems Over Signed Networks
签名网络上基于领导者的离散时间多代理系统的可观测性
  • DOI:
    10.1109/tnse.2020.3024185
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Network Science and Engineering
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Liu Bo;Su Housheng;Wu Licheng;Shen Xixi
  • 通讯作者:
    Shen Xixi

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其他文献

三连杆平面欠驱动机械臂系统的最
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘盛平*;吴立成
  • 通讯作者:
    吴立成
三自由度平面欠驱动机械臂的轨迹
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北航学报,33(3):307-310,2007年3月(EI)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘盛平*;吴立成
  • 通讯作者:
    吴立成
Fe基纳米晶软磁合金退火脆性的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    材料导报
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张伟
易于硬件实现的压缩感知观测矩阵的研究与构造
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    智能系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李霞丽;吴立成;樊艳明
  • 通讯作者:
    樊艳明
基于改进残差学习的东巴象形文字识别
  • DOI:
    10.11992/tis.202112009
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    智能系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆彦龙;毕晓君;吴立成;李霞丽
  • 通讯作者:
    李霞丽

其他文献

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吴立成的其他基金

新型连杆式欠驱动手指机构分析与设计方法研究与样机研制
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    2008
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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