基于微型振动感知机器人 swarm 的分布式表面检查：运营模态分析
机器人学
2025-07-11 v1
摘要
机器人群集提供了服务于多种分布式感知应用的潜力。一个值得广泛关注的实际应用将从众部署显著受益于此，称为结构监测，其中传统传感器网络因其静态本质面临结构覆盖挑战。本文研究了将微型振动感知机器人 swarm 部署用于检查和定位高保真度仿真环境中表面区域内的结构损伤。具体而言，我们考虑一个1米×1米×3毫米的钢板表面区域，并利用阿巴赫斯（Abaqus）进行有限元分析以获取真实的结构振动数据。将得到的振动数据导入基于物理的机器人模拟器 Webots 中，其中我们模拟我们的表面检查机器人 swarm 的动力学。我们采用（i）高斯过程估计算指导机器人在表面上收集振动样本的探索，（ii）运营模态分析以估计和比较现有和完整结构的振动模式，以检测结构损伤。我们分析探索半径对估计不确定性的影响，并评估方法在10个随机情景下的有效性，其中损伤的数量、位置、表面积和深度各不相同。我们的模拟研究验证了微型机器人 swarm 用于振动基结构检查的有效性。
引用
@article{arxiv.2507.07724,
title = {Distributed Surface Inspection via Operational Modal Analysis by a Swarm of Miniaturized Vibration-Sensing Robots},
author = {Thiemen Siemensma and Niels de Boer and Bahar Haghighat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.07724},
year = {2025}
}