索桿張力結構形態控制中的路徑規劃問題研究

《索桿張力結構形態控制中的路徑規劃問題研究》是依託浙江大學，由許賢擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：索桿張力結構形態控制中的路徑規劃問題研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：許賢
• 項目類別：面上項目

項目摘要

索桿張力結構在形態控制過程中必須沿著一條穩定的、無障礙的運動路徑才能到達目標狀態。已有的研究建立在簡單對稱構型、單步控制等假定之上，未考慮運動路徑的可行性（未進行路徑規劃），無法處理更一般的、複雜的形態控制問題。本項目針對索桿張力結構形態控制中的路徑規劃問題展開研究，重點突破索桿張力結構運動路徑規劃的理論模型、求解方法、碰撞偵測三個方面的理論與方法難點，構建索桿張力結構運動路徑規劃的完整理論模型，建立索桿張力結構運動路徑規劃的通用求解策略，發展索桿張力結構運動路徑碰撞判斷與碰撞偵測的實用算法，實現索桿張力結構的形態控制運動路徑規劃的仿真模擬與試驗，揭示典型索桿張力結構的運動路徑規劃特性。本項目的研究將完善與深化索桿張力結構的形態控制理論，促進形態分析技術向精細化、高效化的方向發展；為索桿張力結構在各個交叉學科領域的創新套用提供基礎理論與方法支撐。

結題摘要

索桿張力結構（泛張拉整體結構）在形態控制過程中必須沿著一條穩定的、無障礙的運動路徑才能到達目標狀態。已有的研究建立在簡單對稱構型、單步控制等假定之上，未考慮運動路徑的可行性（未進行路徑規劃），無法處理更一般的、複雜的形態控制問題。本項目針對索桿張力結構形態控制中的路徑規劃問題展開研究，重點突破索桿張力結構形態控制的路徑規劃的數學模型、求解方法、碰撞偵測三個方面的理論與方法難點。提出了索桿張力結構運動路徑規劃的通用理論模型，將位移/內力控制、展開控制、張拉成形控制、步態控制等問題均統一到路徑規劃的框架下；建立了基於雙向快速擴展隨機樹算法的索桿張力結構路徑全局規劃方法，同時適用於幾何空間與作動空間的形態控制過程描述；發展了索桿張力結構運動路徑碰撞判斷與碰撞偵測的實用算法，兼顧了計算效率和精度；實現了多種形態可控索桿張力結構的路徑規劃仿真分析與試驗驗證，揭示了典型索桿張力結構運動路徑規劃場景的特徵；研發了多種基於索桿張力結構形態可控性的新型結構體系。本項目的研究完善與深化了索桿張力結構的形態控制理論，解決了索桿張力結構形態控制路徑規劃的理論模型與求解方法問題，為利用索桿張力結構的形態可控性以及發展基於索桿張力結構形態可控性的新型結構體系提供了基本理論與方法，為索桿張力結構在各個交叉學科領域的創新套用提供支撐。