在动态地形和环境中,最佳的运动和有效遍历外星漫游器是行星科学和地球物理系统领域的重要问题陈述。为行星流浪者的悬架机理设计最高级有效的架构是迈向健壮的流浪者的关键步骤。本文重点介绍了摇杆转型机制,这是一种与外国地形相关的标准悬架方法。在审查了可用的先前文献并利用各种优化和全局最小化算法之后,本文提供了一项有关流浪者悬架机制的机械设计优化的新研究。本文对模拟退火,遗传算法,群智能技术,盆地希望和差异进化进行了广泛的测试,同时彻底评估了每个相关的超级参数,以找到效用驱动的解决方案。我们还评估了上述任务的双重退火和子公司算法,同时保持了道德研究的无偏测试角度。计算效率和整体适应性被认为是评估相关算法的关键磁性参数,还重点是可变输入种子,以找到最合适的效用驱动策略。在经验上获得了模拟退火,成为表现最佳的启发式策略,其适合度为760,其优于其他算法,并在各种输入种子和个体性能指标上提供了一致的性能。
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海浪可再生能源快速成为近几十年来可再生能源行业的关键部分。通过在该过程中开发波能转换器作为主转换器技术,研究了它们的电力起飞(PTO)系统。调整PTO参数是一个具有挑战性的优化问题,因为这些参数与吸收功率输出之间存在复杂和非线性关系。在这方面,本研究旨在优化在澳大利亚海岸的珀斯的波路场景中的点吸收波能量转换器的PTO系统参数。转换器在数量上设计成振荡,以防止不规则,并且执行PTO设置的多维波和灵敏度分析。然后,要找到导致最高功率输出的最佳PTO系统参数,并入了十种优化算法,以解决非线性问题,包括Nelder-Mead搜索方法,主动集方法,顺序二次编程方法(SQP),多节透视优化器(MVO)和六种改进的遗传,代理和Fminsearch算法组合。在可行性景观分析之后,执行优化结果并在PTO系统设置方面提供最佳答案。最后,调查表明,遗传,替代和FMINSEARCH算法的修改组合可以优于所研究的波场景中的其他组合,以及PTO系统变量之间的相互作用。
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Automation in farming processes is a growing field of research in both academia and industries. A considerable amount of work has been put into this field to develop systems robust enough for farming. Terrace farming, in particular, provides a varying set of challenges, including robust stair climbing methods and stable navigation in unstructured terrains. We propose the design of a novel autonomous terrace farming robot, Aarohi, that can effectively climb steep terraces of considerable heights and execute several farming operations. The design optimisation strategy for the overall mechanical structure is elucidated. Further, the embedded and software architecture along with fail-safe strategies are presented for a working prototype. Algorithms for autonomous traversal over the terrace steps using the scissor lift mechanism and performing various farming operations have also been discussed. The adaptability of the design to specific operational requirements and modular farm tools allow Aarohi to be customised for a wide variety of use cases.
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传统的统计技术或元启发式学很难解决大多数现实世界的优化问题。主要困难与存在相当数量的局部Optima有关,这可能导致优化过程的过早收敛性。为了解决这个问题,我们提出了一种新型的启发式方法,用于构建原始功能的平滑替代模型。替代功能更容易优化,但保持原始坚固的健身景观的基本属性:全球最佳的位置。为了创建这样的替代模型,我们考虑通过自我调整健身函数增强的线性遗传编程方法。所提出的称为GP-FST-PSO替代模型的算法在搜索全局最优值和原始基准函数的视觉近似(在二维情况下)的视觉近似都可以达到令人满意的结果。
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Metaheuristics are popularly used in various fields, and they have attracted much attention in the scientific and industrial communities. In recent years, the number of new metaheuristic names has been continuously growing. Generally, the inventors attribute the novelties of these new algorithms to inspirations from either biology, human behaviors, physics, or other phenomena. In addition, these new algorithms, compared against basic versions of other metaheuristics using classical benchmark problems without shift/rotation, show competitive performances. In this study, we exhaustively tabulate more than 500 metaheuristics. To comparatively evaluate the performance of the recent competitive variants and newly proposed metaheuristics, 11 newly proposed metaheuristics and 4 variants of established metaheuristics are comprehensively compared on the CEC2017 benchmark suite. In addition, whether these algorithms have a search bias to the center of the search space is investigated. The results show that the performance of the newly proposed EBCM (effective butterfly optimizer with covariance matrix adaptation) algorithm performs comparably to the 4 well performing variants of the established metaheuristics and possesses similar properties and behaviors, such as convergence, diversity, exploration and exploitation trade-offs, in many aspects. The performance of all 15 of the algorithms is likely to deteriorate due to certain transformations, while the 4 state-of-the-art metaheuristics are less affected by transformations such as the shifting of the global optimal point away from the center of the search space. It should be noted that, except EBCM, the other 10 new algorithms proposed mostly during 2019-2020 are inferior to the well performing 2017 variants of differential evolution and evolution strategy in terms of convergence speed and global search ability on CEC 2017 functions.
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野火是一种高度普遍的多毒环境现象。这种现象的影响包括人类损失,环境破坏和高昂的经济成本。为了减轻这些效果,已经开发了几个计算机模拟系统,以根据一组输入参数预测火灾行为,也称为场景(风速和方向;温度;等)。但是,由于未知的变量值的不确定性,模拟的结果通常具有高度的误差,因为它们尚不清楚,或者由于其测量可能是不精确,错误或无法实时执行的。先前的工作提出了多种结果的组合,以减少这种不确定性。最先进的方法基于并行优化策略,该策略使用健身函数来指导所有可能场景之间的搜索。尽管这些方法显示了预测质量的改善,但它们具有与用于选择场景的算法有关的一些局限性。为了克服这些局限性,在这项工作中,我们建议应用新颖性搜索范式,该范围取代了目标函数的量度,以衡量所找到的解决方案的新颖性,这使搜索可以与彼此不同的行为不断生成解决方案。这种方法避免了本地Optima,并且可能能够找到有用的解决方案,而其他算法很难或无法找到。与现有方法一样,该提案也可以适用于其他传播模型(洪水,雪崩或滑坡)。
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机器人和与世界相互作用或互动的机器人和智能系统越来越多地被用来自动化各种任务。这些系统完成这些任务的能力取决于构成机器人物理及其传感器物体的机械和电气部件,例如,感知算法感知环境,并计划和控制算法以生产和控制算法来生产和控制算法有意义的行动。因此,通常有必要在设计具体系统时考虑这些组件之间的相互作用。本文探讨了以端到端方式对机器人系统进行任务驱动的合作的工作,同时使用推理或控制算法直接优化了系统的物理组件以进行任务性能。我们首先考虑直接优化基于信标的本地化系统以达到本地化准确性的问题。设计这样的系统涉及将信标放置在整个环境中,并通过传感器读数推断位置。在我们的工作中,我们开发了一种深度学习方法,以直接优化信标的放置和位置推断以达到本地化精度。然后,我们将注意力转移到了由任务驱动的机器人及其控制器优化的相关问题上。在我们的工作中,我们首先提出基于多任务增强学习的数据有效算法。我们的方法通过利用能够在物理设计的空间上概括设计条件的控制器,有效地直接优化了物理设计和控制参数,以直接优化任务性能。然后,我们对此进行跟进,以允许对离散形态参数(例如四肢的数字和配置)进行优化。最后,我们通过探索优化的软机器人的制造和部署来得出结论。
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本文采取了一步,为人形机器人提供自适应形态能力。我们提出了一种系统的方法,可以使机器人盖变形其形状,其整体尺寸适合人体机器人的人体测量值。更确切地说,我们提出了一个封面概念,该概念由两个主要组成部分组成:骨骼,这是一个称为Node的基本元素和一个软膜的重复,该元素将盖子包裹起来并用其运动构成变形。本文重点关注盖子骨骼,并解决了节点设计,系统建模,电动机定位以及变形系统的控制设计的挑战性问题。封面建模侧重于运动学,并提出了定义系统运动限制的系统方法。然后,我们应用遗传算法来找到运动位置,以使变形盖完全致动。最后,我们提出了控制算法,使覆盖物变为随时间变化的形状。通过进行四个不同的方尺寸盖,分别具有3x3、4x8、8x8和20x20节点的运动学模拟来验证整个方法。对于每个封面,我们应用遗传算法来选择运动位置并执行模拟以跟踪所需形状。仿真结果表明,提出的方法可确保封面跟踪具有良好跟踪性能的所需形状。
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本文提出了一种新型的元元素算法,白鹭群优化算法(ESOA),其灵感来自两种乌格莱特物种(伟大的乌鸦和雪绿色的艾格莱特)狩猎行为。ESOA由三个主要组成部分组成:静坐战略,积极的策略以及判别条件。将ESOA在36个基准函数以及2个工程问题上的性能与粒子群优化(PSO),遗传算法(GA),差分进化(DE),灰狼优化器(GWO)和Harris Hawks优化(HHO)进行了比较。。结果证明了ESOA的卓越有效性和鲁棒性。可以从https://github.com/knightsll/egret_swarm_optimization_algorithm中检索此工作中使用的源代码;https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/fileexchange/115595-Egret-swarm-optimization-algorithm-esoa。
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在粗糙的地形上的动态运动需要准确的脚部放置,避免碰撞以及系统的动态不足的计划。在存在不完美且常常不完整的感知信息的情况下,可靠地优化此类动作和互动是具有挑战性的。我们提出了一个完整的感知,计划和控制管道,可以实时优化机器人所有自由度的动作。为了减轻地形所带来的数值挑战,凸出不平等约束的顺序被提取为立足性可行性的局部近似值,并嵌入到在线模型预测控制器中。每个高程映射预先计算了步骤性分类,平面分割和签名的距离场,以最大程度地减少优化过程中的计算工作。多次射击,实时迭代和基于滤波器的线路搜索的组合用于可靠地以高速率解决该法式问题。我们在模拟中的间隙,斜率和踏上石头的情况下验证了所提出的方法,并在Anymal四倍的平台上进行实验,从而实现了最新的动态攀登。
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在过去的十年中,自动驾驶航空运输车辆引起了重大兴趣。这是通过空中操纵器和新颖的握手的技术进步来实现这一目标的。此外,改进的控制方案和车辆动力学能够更好地对有效载荷进行建模和改进的感知算法,以检测无人机(UAV)环境中的关键特征。在这项调查中,对自动空中递送车辆的技术进步和开放研究问题进行了系统的审查。首先,详细讨论了各种类型的操纵器和握手,以及动态建模和控制方法。然后,讨论了降落在静态和动态平台上的。随后,诸如天气状况,州估计和避免碰撞之类的风险以确保安全过境。最后,调查了交付的UAV路由,该路由将主题分为两个领域:无人机操作和无人机合作操作。
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本文提出了一种名为Duck Sharm算法(DSA)的群体智能的优化算法。该算法通过寻找鸭子群的食物来源和觅食行为的启发。通过使用十八个基准函数来验证DSA的性能,其中统计(最佳,平均值,标准偏差和平均运行时间)结果与粒子群优化(PSO),Firefly算法(FA ),鸡肉群优化(CSO),灰狼优化器(GWO),正弦余弦算法(SCA)和海洋捕食者算法(MPA)和ArchImedes优化算法(AOA)。此外,使用比较结果的Wilcoxon Rank-Sum测试,Friedman测试和收敛曲线来证明DSA对其他算法的优越性。结果表明,DSA是在收敛速度和勘探开发平衡方面是求解高维优化功能的高性能优化方法。此外,DSA应用于两个约束工程问题的最佳设计(三条桁架问题,以及锯木厂运行问题)。此外,还用于分析所提出的DSA的性能的四个工程约束问题。总体而言,比较结果表明,DSA是一种有前途和非常竞争力的算法,用于解决不同的优化问题。
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4月20日至22日,在马德里(西班牙)举行的EVO* 2022会议上提交了末期摘要。这些论文介绍了正在进行的研究和初步结果,这些结果研究了对不同问题的不同方法(主要是进化计算)的应用,其中大多数是现实世界中的方法。
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客户满意度在移动设备中的能源消耗至关重要。应用程序中最耗能的部分之一是图像。尽管具有不同质量的不同图像消耗了不同量的能量,但没有直接的方法来计算典型图像中操作的能量消耗。首先,本文调查了能源消耗与图像质量以及图像文件大小之间存在相关性。因此,这两者可以被视为能源消耗的代理。然后,我们提出了一种多目标策略,以增强图像质量并根据JPEG图像压缩中的定量表减少图像文件大小。为此,我们使用了两种一般的多目标元启发式方法:基于标量和基于帕累托。标量方法找到基于组合不同目标的单个最佳解决方案,而基于帕累托的技术旨在实现一组解决方案。在本文中,我们将策略纳入五种标量算法,包括能量感知的多目标遗传算法(ENMOGA),能量感知的多目标粒子群优化(ENMOPSO),能量感知的多目标多目标差异进化(ENMODE)(ENMODE)(ENMODE) ,能源感知的多目标进化策略(ENMOES)和能量感知的多目标模式搜索(ENMOPS)。此外,使用两种基于帕累托的方法,包括非主导的分类遗传算法(NSGA-II)和基于参考点的NSGA-II(NSGA-III),用于嵌入方案,以及两种基于帕累托的算法,即两种基于帕累托的算法,即提出了Ennsgaii和Ennsgaiii。实验研究表明,基线算法的性能通过将拟议策略嵌入到元启发式算法中来提高。
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虽然在各种应用中广泛使用刚性机器人,但它们在他们可以执行的任务中受到限制,并且在密切的人机交互中可以保持不安全。另一方面,软机器鞋面超越了刚性机器人的能力,例如与工作环境,自由度,自由度,制造成本和与环境安全互动的兼容性。本文研究了纤维增强弹性机壳(释放)作为一种特定类型的软气动致动器的行为,可用于软装饰器。创建动态集参数模型以在各种操作条件下模拟单一免费的运动,并通知控制器的设计。所提出的PID控制器使用旋转角度来控制多项式函数之后的自由到限定的步进输入或轨迹的响应来控制末端执行器的方向。另外,采用有限元分析方法,包括释放的固有非线性材料特性,精确地评估释放的各种参数和配置。该工具还用于确定模块中多个释放的工作空间,这基本上是软机械臂的构建块。
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步行运动计划基于运动的不同组成部分(DCM)和线性倒置模型(LIPM)是可以实现的替代方案之一,以生成在线人类人体机器人步态轨迹。该算法需要调整不同的参数。在此,我们开发了一个框架来获得最佳参数,以实现Real Robot步态的稳定且节能的轨迹。为了找到最佳轨迹,在机器人的每个下肢关节下,代表能耗的四个成本函数,关节速度和应用扭矩的总和,以及基于零矩(ZMP)稳定性标准的成本函数。遗传算法用于框架中,以优化这些成本函数中的每一个。尽管轨迹计划是在简化模型的帮助下完成的,但通过考虑Bullet Physics Engine Simulator中的完整动力学模型和脚部接触模型,可以获得每个成本函数的值。这种优化的结果是,以最有效的方式行走的最稳定性和行走是相互对比的。因此,在另一次尝试中,对ZMP和以三种不同速度的能量成本函数进行了多目标优化。最后,我们比较了使用最佳参数生成的设计轨迹,并将模拟产生的仿真模拟器。
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本文提出了一个最佳的运动计划框架,以自动生成多功能的四足动物跳跃运动(例如,翻转,旋转)。通过质心动力学的跳跃运动被配制为受机器人基诺动力约束的12维黑盒优化问题。基于梯度的方法在解决轨迹优化方面取得了巨大成功(TO),但是,需要先验知识(例如,参考运动,联系时间表),并导致次级最佳解决方案。新提出的框架首先采用了基于启发式的优化方法来避免这些问题。此外,针对机器人地面反作用力(GRF)计划中的基于启发式算法的算法创建了优先级的健身函数,增强收敛性和搜索性能。由于基于启发式的算法通常需要大量的时间,因此计划离线运动并作为运动前库存储。选择器旨在自动选择用用户指定或感知信息作为输入的动作。该框架仅通过几项具有挑战性的跳跃动作在开源迷你室中的简单连续跟踪PD控制器进行了成功验证,包括跳过30厘米高度的窗户形状的障碍物,并在矩形障碍物上与左悬挂式障碍物。 27厘米高。
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研究界,工业和社会中地面移动机器人(MRS)和无人机(UAV)的重要性正在迅速发展。如今,这些代理中的许多代理都配备了通信系统,在某些情况下,对于成功完成某些任务至关重要。在这种情况下,我们已经开始见证在机器人技术和通信的交集中开发一个新的跨学科研究领域。该研究领域的意图是将无人机集成到5G和6G通信网络中。这项研究无疑将在不久的将来导致许多重要的应用。然而,该研究领域发展的主要障碍之一是,大多数研究人员通过过度简化机器人技术或通信方面来解决这些问题。这阻碍了达到这个新的跨学科研究领域的全部潜力的能力。在本教程中,我们介绍了一些建模工具,从跨学科的角度来解决涉及机器人技术和通信的问题所需的一些建模工具。作为此类问题的说明性示例,我们将重点放在本教程上,讨论通信感知轨迹计划的问题。
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在过去的几十年中,经典的车辆路由问题(VRP),即为车辆分配一组订单并规划他们的路线已经被密集研究。仅作为车辆的订单分配和他们的路线已经是一个NP完整的问题,因此在实践中的应用通常无法考虑在现实世界应用中应用的约束和限制,所谓的富VRP所谓的富VRP(RVRP)并且仅限于单一方面。在这项工作中,我们融入了主要的相关真实限制和要求。我们提出了一种两级策略和时间线窗口和暂停时间的时间线算法,并将遗传算法(GA)和蚁群优化(ACO)单独应用于问题以找到最佳解决方案。我们对四种不同问题实例的评估,针对四个最先进的算法表明,我们的方法在合理的时间内处理所有给定的约束。
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复杂系统的一个重要特征是具有许多局部最小值和子结构的问题域。生物系统通过根据环境或发育环境在不同子系统之间切换来管理这些局部最小值。遗传算法(GA)可以模仿此切换性能,并提供一种克服问题域复杂性的手段。但是,标准GA需要其他操作员,该操作员将允许以随机方式进行大规模探索。无梯度的启发式搜索技术适合在离散域中为这种单个客观优化任务提供最佳解决方案,尤其是与明显较慢的基于梯度的方法相比。为此,作者从飞行计划域中转向优化问题。作者比较了这种常见的无梯度启发式搜索算法的性能,并提出了气体的变体。还引入了迭代的链接方法(IC)方法,这是通过触发多个局部搜索而不是突变操作员的单数动作来基于传统链接技术的。作者将表明,使用多个本地搜索可以改善本地随机搜索的性能,从而为许多其他问题域提供了足够的机会。据观察,所提出的GA变体在所有基准测试基准中的平均成本最低,包括提出的问题和IC算法的性能优于其成分。
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