单球驱动平衡机器人运动学和动力学形式化验证
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张景芝,E-mail:6835@cnu.edu.cn

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国家自然科学基金(62272323,62272322,62372312)


Formal Verification of the Kinematics and Dynamics of Single-sphere Driven Balancing Robot
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    摘要:

    单球驱动平衡机器人是一种具有全向运动性的机器人, 其灵活性能在狭小或复杂环境中得到充分体现, 因此受到广泛关注. 在该型机器人运动学和动力学设计过程中, 保证其模型的正确性至关重要. 基于测试和仿真的传统方法难以穷尽系统所有状态, 因此可能无法捕捉到某些设计缺陷或潜在的安全风险. 为了确保单球驱动平衡机器人满足安全攸关机器人的正确性、安全性验证要求, 本文在定理证明器HOL Light中, 基于实分析库、矩阵分析库、机器人运动学和动力学库等定理证明库, 构建了单球驱动平衡机器人运动学和动力学的形式化模型, 并进行了高阶逻辑推导与证明.

    Abstract:

    The single-sphere driven balance robot is an omnidirectional mobile robot, whose flexibility is especially apparent in narrow or complex environments. During the design of the kinematics and dynamics of this type of robot, it is important to ensure the correctness of the model. Traditional methods based on testing and simulation may not exhaust all system states, and thus might fail to identify certain design flaws or potential safety risks. To ensure that the single-sphere driven balance robot meets the correctness and safety verification requirements of safety-critical robots, this paper used the HOL Light theorem prover to construct a formal model of the kinematics and dynamics of this type of robot. The model is based on theorem libraries such as the real analysis library, the matrix analysis library, the robot kinematics and dynamics library, and carries out a higher-order logic derivation and proof.

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    引证文献
引用本文

张善强,张景芝,施智平,王国辉,关永.单球驱动平衡机器人运动学和动力学形式化验证.软件学报,2025,36(8):0

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  • 收稿日期:2024-08-24
  • 最后修改日期:2024-10-14
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  • 在线发布日期: 2024-12-10
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