跳到主要内容

部门机械工程

簇空间控制与基于模型的异常

Kitts博士目前是SCU机器人系统实验室的主任。他是William and Janice Terry工程教授,也是美国机械工程师学会会员。Kitts博士目前是《IEEE Access》杂志的副主编,并在《国际先进机器人系统杂志》的编辑委员会任职。他曾担任ASME/IEEE Transactions on Mechatronics的技术编辑。他还担任过IEEE机器人与自动化杂志和ASME/IEEE机电一体化汇刊的几个专题的客座编辑。

协作多机器人系统

我们感兴趣的是陆/海/空/太空机器人以复杂的方式“协作”的一般技术,以便在实地执行真正的任务。我们特别感兴趣的应用是,当机器人的空间分布以特定的方式控制时,性能得到增强。我们的分层控制系统通常从机载速度或自动驾驶控制器开始,有一个编队控制层来协调机器人在整个组中的运动,还有一个面向任务的控制层来实现目标任务,同时指定编队以最佳方式完成该任务。我们的工作包括分析、模拟、通过多机器人测试平台(在我们的实验室内或在当地的室外测试范围内)进行实验,并最终在现场进行验证/验证,以便执行实际任务,为我们所服务的合作者和客户创造价值。

为了支持这项工作,我们开发了自己的多机器人编队控制方法,称为集群空间控制框架。这是一种操作空间控制理论技术(不是典型的“SWARM”方法),其中多机器人群的运动特性被指定和控制,就像它们是一个虚拟的、全自由度的、关节机构一样。该体系结构包含典型的领导者-追随者编队控制器,可用于不同级别的(反)集中化、不同的机动平台、自动化或基于飞行员的系统、线性和非线性控制器、动态和分辨率控制器等。我们已经探索的一些应用包括跟踪/巡逻、元最优目标跟踪、对象操作等。一个特别的重点领域是使用这种方法来创建复杂的自适应采样/导航系统,其中机器人集群可以使用实时传感器数据来查找和导航标量场中的关键特征;这适用于寻找污染源或饥饿地区,确定泄漏的程度或建立安全边界,找到最小暴露或最大服务的最佳路径,等等。这些能力的应用包括勘探、环境传感、灾害响应、国土安全等。

一些值得关注的重要参考资料包括:

  • J. Cashbaugh和C. Kitts,“使用最优定位移动跟踪站集群的基于视觉的目标跟踪”,IEEE系统杂志,正在出版中。
  • J. Shepard和C. Kitts,“由紧密耦合、相互连接的任务组成的大规模协作任务的多机器人控制体系结构”,IEEE系统杂志,正在出版中。
  • M. Neumann和C. Kitts,“用于物体传输的混合多机器人控制架构”,IEEE/ASME机电一体化学报,v21, n6, 2016年12月,第2983-2988页。
  • T. Adamek, C. Kitts,和I. Mas,“自主水面舰艇基于梯度的集群空间导航”,IEEE/ASME机电学报,v20, n2, 2015,第506-518页。
  • I. Mas和C. Kitts,“移动多机器人系统的动态控制:集群空间公式”,IEEE Access, v2, 2014年5月,第558-570页。
  • I. Mas和C. Kitts,“非完整多机器人系统集群空间控制的避障策略”,IEEE/ASME机电学报,v 17, n 6, 2012年12月,第1068-1079页。
  • P.马哈切克,C.基茨和I.马斯。“通过自动化水面舰艇舰队的集群控制来动态保护海洋资产。”IEEE/ASME机电一体化学报,vol . 17, n 1,2012年2月,pp. 65-75。
  • C.基茨和I.马斯。移动多机器人系统的集群空间规范与控制机械电子学报,v 14, n 2, pp. 207-218, 2009。

基于模型的异常管理

异常是运行工程系统中可能导致系统不正确运行的意外情况。我们在这一领域的工作重点是开发基本设计模型和系统描述,以检测异常的存在,识别可能的异常诊断,并生成适用的异常解决方案。基于人工智能领域的早期工作,我们开发了自己的执行这些功能的概念框架,这使我们能够系统地计算关于操作系统中可能出现的故障、危险和错误配置的猜想。这项工作包括执行检测、诊断和解决功能的算法,以及在实际操作工程系统中实现这些算法的软件。实现实验包括接近实时的审慎执行、并行嵌入式实现,以及利用系统创建的基于模型的异常目录的新工作。

到目前为止,我们已经将这项工作应用于空间系统的运行,包括航天器和分布式地面任务控制系统。这包括十多年来控制十多个NASA航天器的工作。我们还与宝马(BMW)合作,展示其汽车的检测和诊断能力。我们的一些新工作专注于将基于模型的目录应用于地面机器人。

一些值得关注的重要参考资料包括:

  • C. Kitts和R. Rasay,“用于操作专业空间任务的分布式航天器指挥控制网络”,《宇航学报》,v120, 2016年3月- 4月,第229-238页。
  • A.杨,C.基茨,M.诺伊曼,I.马斯,M.拉赛自动卫星信标健康监测网络的初步飞行结果AIAA/USU小型卫星会议论文集,洛根UT, SSC10-XII- 1,1 -9页。2010年8月。
  • C.基茨,P.托莱多和R.拉赛。用于在轨航天器异常管理的嵌入式低功耗并行处理的初步开发。2008年8月。
  • 克里斯多福。"利用第一性原理推理管理空间系统异常"IEEE机器人与自动化杂志,自动化科学特刊,v 13, n 4, pp. 39-50。2006年12月。
  • C.基茨和M.斯瓦特。《信标监测:降低名义航天器运行成本》;《降低太空任务成本》,vol . 1, n . 4, pp. 305- 33,2002。

新型机器人系统与野外任务



在与广泛的赞助商和合作者的合作中,我们还从事各种新型机器人系统和设备的开发,机器人控制网络的创建和使用,以及使用这些实体来执行引人注目的实地任务。这项工作的一些例子包括:

海洋机器人:

  • C. Kitts, G. Wheat,“基于sma的高温被动水采样器”,临时专利。
  • C. Kitts, P. Mahacek, T. Adamek, K. Rasal, V. Howard, S. Li, A. Badoui, W. Kirkwood, G. Wheat和S. Hulme。用于浅水测深表征的SWATH机器人船的现场操作机器人学报,vol . 29, no . 6, 2012年11月/ 12月,pp. 924-938。
  • S. Bertran, C. Kitts, D. Azevedo, G. Del Vecchio, B. Hopner, G. Wheat和W. Kirkwood,“用于浅水科学操作的便携式ASV原型”,MTS/IEEE海洋会议,蒙特雷,CA, 2016年9月,第1-6页。
  • K. Poore, C. Kitts, G. Wheat和W. Kirkwood,“用于浅水科学操作的小型ROV”,MTS/ IEEE海洋会议论文集,蒙特利,CA, 2016年9月,第1-8页。
  • W.柯克伍德,W.安德森和C.基茨。多拉多级auv的容错驱动IEEE海洋技术会议论文集,西班牙巴塞罗那,第40-42页。2009年11月。

航天器控制:

  • C. Kitts和R. Rasay,“用于操作专业空间任务的分布式航天器指挥控制网络”,《宇航学报》,v120, 2016年3月- 4月,第229-238页。
  • A.杨,C.基茨,M.诺伊曼,I.马斯,M.拉赛自动卫星信标健康监测网络的初始飞行结果。”AIAA/USU小型卫星会议论文集,洛根UT, SSC10-XII- 1,1 -9页。2010年8月。

太空任务贡献:

  • P. Ehrenfreund等人,“O/OREOS任务-近地轨道上的天体生物学”,宇航学报,93,2014,第501-508页。
  • A. Mattioda等人,“O/OREOS任务:来自有机物(SEVO)有效载荷的空间环境可行性的第一个科学数据”,天体生物学,第12卷,第9期,2012年9月,第841-853页。
  • W.尼克尔森等人,“O/OREOS任务:来自生命有机体(SESLO)有效载荷的空间环境生存能力的第一个科学数据”,天体生物学,v 11, n 10, 2011年12月,第951-958页。文章登上杂志封面。
  • D.阿尔霍恩,J.卡萨斯,E.阿加西德,C.亚当斯,C.劳埃,C.基茨和S.奥布莱恩。“纳米帆- d:有可能的小卫星!”AIAA/USU小型卫星会议论文集,洛根UT, SSC11-VI- 1, pp. 1-15。2011年8月。
  • C. Kitts等人,“制药公司的微卫星任务。”美国航空协会小型卫星会议论文集,洛根UT,美国航空协会论文SSC09-IV- 10,第1-12页。2009年8月。
  • C. Kitts等人,“GeneSat-1生物微卫星任务的飞行结果。”1 - 11页。2007年8月。
  • R. Hoyt等人,“多用途可生存系绳(MAST)空间系绳实验的早期结果。”AIAA/USU会议论文集小卫星,洛根UT, AIAA论文SSC07-VII- 8。1 - 11页。2007年8月。

海洋科学贡献:

  • J. Moore, R. Schweickert和C. Kitts,“美国加州-内华达州太浩湖海啸产生的沉积波通道”,《地球圈》,2014年8月,第10期,第4期,第757-768页。
  • j·g·摩尔,r·a·施韦克特,j·e·罗宾逊,m·m·拉伦和c·a·基茨。"加利福尼亚-内华达州太浩湖海啸形成的巨石山脊"地质,v 34, n 11, pp. 965-968。2006年11月。

联系我们

椅子:Hohyun李

高级行政助理:
达西Yaley

408-554-4937

机械工程
雷竞技最新app
500 El Camino Real
加州圣克拉拉95053