克日， ，，， ，我院微纳机械人中心主任俞江帆教授团队的论文“Automatic Navigation of Microswarms for Dynamic Obstacle Avoidance”被机械人领域顶级期刊 IEEE Transactions on Robotics 吸收。 。 。 。。 。 。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10105657
期刊先容
IEEE Transactions on Robotics 为机械人学领域公认的三大顶级期刊之一（T-RO / IJRR / Sci. Rob.）， ，，， ，涉及机械人各个领域的原创理论、算法、设计等， ，，， ，代表了机械人领域最先进的重大希望。 。 。 。。 。 。
研究配景
微纳米机械人集群在药物靶向递送， ，，， ，生物检测， ，，， ，微标准操作等方面具有辽阔的应用远景。 。 。 。。 。 。微纳米机械人集群的控制和导航是实现微纳米机械人集群应用的要害。 。 。 。。 。 。其中， ，，， ，自动控制微纳米机械人集群举行动态避障仍然具有很大挑战。 。 。 。。 。 。本事情受到雷达看法的启发， ，，， ，为微纳米机械人集群的动态避障提出了一种分层雷达算法。 。 。 。。 。 。通过将分层雷达算法与视觉反响控制团结， ，，， ，微纳米机械人集群能够实现在动态重大情形中的自动导航， ，，， ，如在多个动态障碍物中穿梭以及在具有多种动态障碍物的迷宫中自动抵达目的位置。 。 。 。。 。 。
研究要领
作者提出了一种分层雷达（图1）。 。 。 。。 。 。该雷达具有三层结构， ，，， ，从内到外依次为：展望层， ，，， ，清静层和检测层。 。 。 。。 。 。该雷达能够爆发集群在二维空间内全方位的运动偏向， ，，， ，雷达的区分率能够凭证盘算量和运动精度的需求人为调解。 。 。 。。 。 。作者在雷达中界说了一种展望集群， ，，， ，每一个展望集群与一个运动偏向对应， ，，， ，基于展望集群， ，，， ，可以获适目今集群最优的运动偏向， ，，， ，展望层体现了所有展望集群的位置。 。 。 。。 。 。清静层的作用是将与动态障碍物碰撞危害高的偏向扫除， ，，， ，检测层作为微纳米机械人集群避障行为的触发器， ，，， ，可以减小避障行为在所有运动历程中的占比， ，，， ，进而提高运动的效率。 。 。 。。 。 。
图1. 分层雷达的示意图
作者将分层雷达算法与视觉反响控制相团结， ，，， ，提出了在动态情形中微纳米机械人集群自动导航的控制战略， ，，， ，控制框图如图2所示。 。 。 。。 。 。该控制战略包括三个主要部分：视觉检测环节， ，，， ，分层雷达控制器环节， ，，， ，以及微纳米机械人集群驱动环节。 。 。 。。 。 。运用该控制战略， ，，， ，微纳米机械人集群可以实现在具有多个动态障碍物的情形中的自动导航， ，，， ，最后抵达目的位置， ，，， ，如图3所示。 。 。 。。 。 。
图2. 动态情形中微纳米机械人集群自动导航的控制战略
图3. 微纳米机械人集群在具有多个动态障碍物的情形中的自动导航
同时， ，，， ，基于该控制战略， ，，， ，微纳米机械人集群能够实现在具有多种动态障碍物的迷宫中的自动导航， ，，， ，如图4所示。 。 。 。。 。 。作者展示了微纳米机械人集群能够在迷宫中避开多种动态障碍物：运动障碍物， ，，， ，变形障碍物， ，，， ，以及门形障碍物。 。 。 。。 。 。微纳米机械人集群能够凭证障碍物的差别种类举行自顺应调解， ，，， ，最终无碰撞地抵达目的位置。 。 。 。。 。 。
图4. 微纳米机械人集群在具有多种动态障碍物的迷宫中的自动导航
研究结论
本文研发了一种微纳米机械人集群的控制战略， ，，， ，从而实现了微纳米机械人集群在具有动态障碍物情形中的自动导航。 。 。 。。 。 。本文对微纳米机械人集群的动态避障问题举行了深入的研究， ，，， ，为微纳米机械人集群在动态重大情形中的自顺应导航提供了一种先进高效的战略。 。 。 。。 。 。
作者简介
本文通讯作者为 优德官网 微纳机械人中心主任、香港中文大学（深圳）助理教授俞江帆。 。 。 。。 。 。
俞江帆教授是香港中文大学（深圳）助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者、优德官网（优德官网）微纳机械人中心主任。 。 。 。。 。 。他入选了2021年国家外洋高条理青年人才项目（外洋）， ，，， ，并担当中国微纳手艺学会微纳米机械人分会理事。 。 。 。。 。 。俞教授在2018年获得香港中文大学博士学位， ，，， ，先后在香港中文大学（2018-2019）和多伦多大学（2019-2020）作为博士后举行研究事情。 。 。 。。 。 。
俞教授的研究主要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域， ，，， ，包括其质料设计、基础理论建模、优化驱动控制、及对口生物医学应用。 。 。 。。 。 。俞教授至今揭晓了凌驾50篇顶级期刊及聚会文章， ，，， ，包括Science Advances、 Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和ACS Nano等。 。 。 。。 。 。他的数篇期刊论文被ESI收录为高引用论文， ，，， ，并被Science、Nature、CNN等国际机构报导。 。 。 。。 。 。俞教授获得了多个有影响力的奖项， ，，， ，包括吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications评选的物理学50强文章（2018）、T-Mech最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。 。 。 。。 。 。
本文第一作者为香港中文大学（深圳）在读博士生刘岳臻。 。 。 。。 。 。
刘岳臻， ，，， ，2021年本科结业于哈尔滨工业大学（深圳）， ，，， ，现在在香港中文大学（深圳）俞江帆教授团队攻读博士学位。 。 。 。。 。 。主要研究偏向为微纳米机械人集群在动态情形中的控制战略以及潜在的医疗应用。 。 。 。。 。 。
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