中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院先進(jìn)集成技術(shù)研究所智能仿生研究中心副研究員徐升和研究員徐天添團(tuán)隊(duì)合作，提出一套針對微型仿魚磁驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)控制方法。2023 年5月8 日，相關(guān)成果發(fā)表于《IEEE 控制論匯刊》。

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合寬度學(xué)習(xí)理論，對磁控仿魚機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)基元開展訓(xùn)練學(xué)習(xí)，使其完成多種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。他們設(shè)計(jì)了以寬度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主體的微型機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)控制器，基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，推導(dǎo)了保障機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的控制器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)約束，大大簡化了不同運(yùn)動(dòng)基元的控制器參數(shù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)過程。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還提出以磁場參數(shù)變化與機(jī)器人速度矢量變化為所需數(shù)據(jù)的控制器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)訓(xùn)練方法，使用者只需通過改變訓(xùn)練數(shù)據(jù)的種類，即可獲得多種運(yùn)動(dòng)基元。該方法還考慮了穩(wěn)定約束的訓(xùn)練算法，保證所獲得的控制器的穩(wěn)定。

通過仿真及實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用該學(xué)習(xí)控制方法獲得了銳角彎、J 形彎、S 形彎等多種運(yùn)動(dòng)基元的微型機(jī)器人控制器，并開展了仿魚機(jī)器人避障運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中，研究人員通過人為搖晃容器、暴力碰觸機(jī)器人等方式，模擬了真實(shí)場景中可能存在的復(fù)雜擾動(dòng)。觀察發(fā)現(xiàn)，仿魚機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中，直接調(diào)用C 形彎、S 形彎等運(yùn)動(dòng)基元實(shí)現(xiàn)高效避障，可以抵達(dá)最終指定區(qū)域，驗(yàn)證了新方法的強(qiáng)抗擾能力。

論文通訊作者徐天添表示，該成果符合高層運(yùn)動(dòng)指令規(guī)劃的思想，大幅簡化了實(shí)時(shí)控制指令解算復(fù)雜度，為微型機(jī)器人的多機(jī)集群運(yùn)動(dòng)或無參考軌跡最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃打下基礎(chǔ)。該研究有望在無人機(jī)、無人車及工業(yè)機(jī)器人的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制中得以應(yīng)用。