基于端口的复杂分布参数系统模型分析与仿真方法(PACDAS, stw - tw .6012)
该项目由STW资助，与数学系的系统与控制组合作。博士生Norbert Ligterink从2003年9月开始参与这个项目，Goran Golo从2003年2月到12月是博士后。2006年1月，来自法国的博士后达米安·埃伯拉德(Damien Eberard)加入了该项目。他主要在格罗宁根工作，在Arjan van der Schaft于2005年9月成立的新应用分析小组。
该项目的研究目标是建立物理工程系统建模和仿真的两种成功方法的综合:分布参数系统模型的有限元方法和集中系统模型的基于多物理端口的方法。其目的是将有限元方法(FEM)的准确性和威力与基于端口的建模的通用性、动态性和控制性结合起来。
这种综合有几个方面:
更多PACDAS项目的例子
非线性哈密顿量动力学
弹性梁的哈密顿量是一个具有约220项的四阶多项式。该系统可以使用耗散来找到最小的或静态的解，这是共轭梯度方法的控制工程版本。
相同的哈密顿量和相同的状态可以用于动态模拟，它可以节省能量，不是显式的，而是3000个时间步的小数点后5位。
代码是用C语言编写的，并使用libplot和lapack库。它由两个独立的代码组成:
在浮点运算中，求值(函数导数)的代价大约是哈密顿量中因子总数的三倍。改进的集成步骤使用最后一个和前面的梯度。通过计算系统中的能量来测试步长误差。上面的模拟只需要几秒钟就可以运行，其中I/O占了大部分计算时间。
Geoplex
欧盟发起的GeoPleX项目的目标是开发方法和软件工具，以帮助在几个物理领域的复杂物理系统建模、分析和控制。该项目由全欧洲的合作伙伴完成;其中一个合作伙伴是数学系的系统与控制小组。由于能量在这些系统中经常扮演重要的角色，发展的起点是港口控制哈密顿系统的概念，在这个系统中，能量结构被明确地显示出来。
Geoplex项目于2006年完成。一本概述Geoplex研究的书将于2008年由施普林格出版。
正在进行的工作……
仿人机器人
该组织的梦想是在未来十年内制造一个功能齐全的人形机器人。为此，该小组正在努力对类人生物的不同部位进行研究。特别是在去年，该小组一直致力于开发一个人形头颈系统，一个灵巧的机械手，一个节能的膝盖锁定机构，最后，通过继续该小组早期的工作，扩展了关于双足行走的知识。完整的人形项目实现了一个真正的多学科平台，这需要与特温特大学的其他院系密切合作，特别是机械工程和工业设计。此外，在这方面，该集团已经扩大了与特温特机电谷各公司和荷兰其他技术大学研究小组的合作网络。
仿人步行
研究小组认为，对3D动力学的透彻理解是设计鲁棒且节能的行走算法的关键问题。出于这个原因，博士生Gijs van Oort一直在利用几何见解进行模型简化。其目的是找到数学方法，将广义坐标模型转换为只有几个有意义的“坐标”的模型。
几个MSc。成功完成行走理论项目:结合动态行走和ZMP行走以及非线性能量守恒振子实现行走结构。创新的锁定机制将实现在双足步行者Dribbel。
在代尔夫特理工大学、埃因霍温理工大学和飞利浦公司的合作下，旨在在这一领域密切合作的“荷兰机器人”计划已经启动。第一个大项目是建造足球机器人TULIP，今年参加了在中国举行的机器人世界杯，获得了很大的发展势头。对机器人的软件体系结构进行了研究。
由于行走需要腿的摆动行为，因此腿上的执行器也需要摆动行为，因此选择适合这项工作的执行器是有意义的。不幸的是，电动机和其他传统驱动器在这种类型的驱动中表现非常糟糕:它们消耗大量的能量，并且不能存储在振荡周期的一部分中所做的负功。解决办法可能在于开发可变阻抗执行器。在可变阻抗执行器的背景下，一个名为VIActors的欧洲项目(在FP7中)得到了资助。作为对这一课题的初步研究，开发了一种新型的无级变速传动(它是变阻抗执行器的一部分)。
类人的头
作为一个单独的轨道，人形头颈已经被开发出来。该系统从机械、控制和人机交互的角度实现了一个有趣的多学科平台。该项目是与位于奥尔登扎尔的高科技公司Demcon合作完成的。类人头有7个自由度(颈部有4个，眼睛有3个)，并以类似人类的方式对环境做出反应(例如，它环顾四周，使用扫视，动态搜索有趣的东西来观看)。外部设计和通过内部部分的光投影来表达。该小组与德克萨斯大学人类媒体交互研究小组一起，正在致力于改善行为，以便将语音识别和合成、音频交互和类人情感结合起来。
猎鹰
该项目与ESI和Van der Lande Industries合作，涉及实现一个机器人系统，用于在配送中心操作和组合订单。这项研究将是双重的。一方面，将开发一种可变阻抗灵巧手，使其能够根据几何形状，通过力握和尖握两种方式稳健而灵巧地抓取物体。该项目的另一部分是致力于臂-手系统的视觉伺服。
医疗机器人技术
Tele-manipulation
由于手术技术对病人的侵入性越来越小(MIS程序)，对外科医生来说也变得越来越复杂。出于这个原因，医学界希望机器人技术能够缓解这种复杂性。Intuitive Surgical公司的“达芬奇手术系统”证明，通过远程操作系统，可以大大简化解释手术区域和做出所需动作的复杂性。
所有MIS程序的一个缺点是失去了外科医生的“触觉”。他要么在远程操控手术场景，要么通过长腹腔镜器械。研究表明，如果外科医生的力量感恢复，他就能够在对周围组织造成较小创伤的情况下进行手术。
使这种双向控制回路的设计变得非常复杂的一个常见方面是通信信道中的时间延迟。对于这些双向控制回路，已有许多算法，它们要么具有较好的时延稳定性，要么具有较差的透明性，反之亦然。
在本研究项目中，将研究一种新的双边控制回路设计方法，该方法基于能量交换的考虑，旨在在任意时滞下获得良好的稳定性和最大可实现的透明性。该领域的第一个理学硕士项目由B. Babakhani，理学硕士和m.c.j Franken进行，理学硕士正在这个方向上攻读博士学位。
自然腔道内窥镜手术
自然孔腔镜手术(NOTES)是一种新型的微创手术形式。NOTES与传统MIS的主要区别在于，操作场景是通过人体的自然开口之一进入的。2007年4月，第一例真正意义上的NOTES手术在大阪的日本外科大会上发表。手术包括移除胆囊(胆囊切除术)在一个30岁的妇女，并进行经阴道[1]。
NOTES预计比传统的MIS有几个优点。最重要的好处是手术过程中对病人造成的伤害更小。这意味着他术后疼痛减轻，可以在早期恢复日常生活。此外，MIS手术也可以对患有严重肥胖(这对传统MIS来说是有问题的)的患者进行，或者对腹部施加伤害。
使用NOTES技术的手术方法与目前的腹腔镜技术有很大的不同。要在手术室成功引入NOTES，机器人远程操作将是一个关键因素。远程操作设备将使外科医生能够以有效的时间和成本的方式进行各种常见的诊断和治疗程序。
TeleFlex项目由四个博士职位组成，其中两个在CE集团，已于去年开始在这个即将到来的研究领域。TeleFlex项目的重点是远程操作链的主设备。R. Reilink，理学硕士。将研究触觉反馈对有知觉的外科医生的影响，以及在什么情况下这种反馈将使外科医生受益。M. Bezemer，理学硕士将专注于软件结构以及如何设计分层软件以保证安全。
洛佩斯
这个项目，一直致力于实现用于中风患者康复的下肢外骨骼。该项目由NWO资助，由Herman van der Kooij协调，涉及3名博士生，其中一名在控制工程组。
REFLEXLEG
在这个由STW资助的项目中，将开发一种新的经股假体，与现有的假体相比，它具有能量优势。该项目涉及2名博士生，并与Velting教授组和Roessing研发中心合作进行。
检查机器人
海盗
在2007年，我们开发了一套流动煤气管道检查系统。该项目是Continuon Netbeheer, Kiwa Gastec Technology B.V.和特温特大学的共同努力。原型硬件是在DEMCON开发的。该机器人是为低压燃气管道的自主内部检查而开发的，人工操作人员的干预最少。该机器人将用于检测煤气管道的泄漏或可能的薄弱环节。
在该项目的第一阶段，重点发展移动机器人基地。荷兰的低压网使用内径小至50毫米的管道，因此严重限制了机器人的尺寸。一个机械原型已经被开发出来，它能够通过直径从50毫米到120毫米的管道。它可以通过斜接弯道和t型接头，并可以倾斜30度。机器人外形像“蛇”，由7个轮式模块组成，每个模块都有特定的功能。两个模块用于推进，两个模块用于弯曲机器人的形状(用于导航槽弯曲)，一个模块位于中心，用于机器人绕轴旋转，一个模块用于动力存储，一个模块用于控制和传感器电子。机械装置已经在结构化的实验室环境中进行了测试。下一步将是在更现实的环境中测试功能。
在另一个层面上，研究人员设计了一种具有结构光束(激光投射圆)的摄像机装置，它可以用作测量管道变形的传感器，也可以用于探测导航所必需的障碍物和弯道。在接下来的项目中，我们希望将这个装置小型化，以便将其集成到机器人的设计中。
天外火星
在与欧空局合作开展的这个项目中，高度地图的建模及其在ExoMars漫游者导航预测中的应用被考虑在内。在本研究中出现的问题涉及稀疏高度数据与精确的地面力学模拟的组合。这是利用微分几何技术和计算几何方法的混合使用来解决的。
正在进行的工作……
基于模型参考的学习前馈控制
大多数学习前馈控制的工作都是在非线性效应的补偿上进行的，需要或多或少复杂的函数逼近器。然而，对于未知或时变线性系统，过程传递函数的逆可以用简单的线性传递函数有效地描述。基于稳定模型参考自适应系统的思想，提出了一种学习前馈控制方案。结果表明，该系统在处理顺序与逆模型不匹配的情况下具有很强的鲁棒性。此外，它对噪声的灵敏度较低。未来的工作将是研究这种在处理未知或时变过程动力学方面具有优异性能的方案是否可以与成功处理过程非线性的KSM方案相结合。
对不同的学习和自适应控制系统进行了比较，以确定每种方法的优缺点。在“机电演示器”上进行了实验
基于agent的控制器设计
对于控制算法，基于端口的方法还不够完善。这种方法将使控制器更加模块化，并有助于可重用控制器组件和更快的开发。从控制工程的角度来看，一个控制器通常被认为只包含控制算法。但在实际操作中，控制算法只是用于安全启动、控制和关闭系统的全部软件的一小部分。错误检测、错误处理和优雅降级是这里的问题。控制器的这些部分通常可以从早期的项目中重用。使用代理是连接不同控制器元素的一种可能的基于端口的方法。代理是一种控制组件，它从邻近的代理接收信号并与之交互，并决定自己是否处于活动状态。当一个代理处于活动状态时，它会产生输出信号，这些信号可以与其他代理的输出相结合，从而产生最终的控制器输出。这是一种基于端口的方法，因为在创建代理系统时，只有接口才是重要的。 The contents of the agents can be of varying complexity. The concept of agents thus also supports hierarchy and polymorphic realizations. When properly implemented, adding another agent does not require complete redesign of the coordinator, but only requires an extra connection to one of the ports of the coordinator.
在Van Breemen博士项目的早期工作中，已经开发了一种基于代理的构造控制器的设计方法。这种方法导致控制器具有一个开放字符，这样部分可以添加、修改或删除，而无需重新编程控制器其余部分的操作。在几个硕士项目中，已经开发了一些工具，帮助在工业环境中应用这种方法。要制作一个完全支持基于代理的控制器设计的集成工具，还需要做更多的工作。
一个博士项目已经开始进一步研究基于代理的控制器设计的可能性。
正在进行的工作……
流量测量
这个子项目始于1998年的STW项目，有两个博士，都是2002年毕业的。从那时起，该集团开始与一家荷兰流量控制器领先公司合作，研究科里奥利质量流量计。这项研究的成功导致了与荷兰机电公司Demcon (Oldenzaal)的进一步合作，2004年，一名新的博士研究员(AIO)获得了报酬。
装有流动流体的管子被迫绕一个确定的轴振动。由于科里奥利力(与质量流量成正比，方向垂直于流量矢量和旋转矢量)，振动变得略有不同。这些非常小的变化(振幅或相位)需要使用灵敏的位移传感器来测量。
该研究的目标是应用于半导体行业和气体所需的更低质量流量范围。MI集团参与了传感部分(振幅低至10纳米的运动)、信号处理和驱动部分的开发。对决定流量和干扰灵敏度的各种参数进行了深入分析，随后设计和评估了实验原型，包括一些智能传感和驱动原理(专利正在申请中)。
I-Sense:用于安全和安保相关应用的多传感器系统
该研究项目始于2006年底，与英国EX-Beams公司合作，在欧盟玛丽·居里计划的框架下进行。
今天非常需要开发解决方案，以提高安全水平。最大限度地减少来自恐怖主义的风险和检测未爆炸弹药、爆炸物和非法毒品的挑战是巨大的。该项目旨在开发两个完全集成的技术先进的检测平台。目前的IMS技术是在70年代早期开发的，因此它是一种经过验证但相对较老的技术。它有缺点，它很麻烦，而且很难分析港口或检查站的可疑卡车等大型物体。EX-Beams的解决方案是对现有技术的改进，并在实质上提高了IMS检测能力。
另一项技术，x射线成像，也被广泛用于探测爆炸物和武器(例如隐藏在行李中)和地雷。然而，这些设备体积庞大，价格昂贵，对操作人员来说也很危险。我们的小组已经找到了有效的x射线成像问题的解决方案，使用低能量紧凑的x射线源。
其他项目:
与工业界合作开展了各种理学硕士项目。它们列在下面，并附有简短说明。
轧辊缺陷检测
本项目的目标是找到一种更好的方法来区分和分类钢厂轧辊的小缺陷。改进现有传感器系统的性能，以提取出具有代表性的缺陷信号。
燃气管道表征测量系统
作为PIRATE项目的一部分，在这项研究中，我们研究了帮助机器人导航和检查的传感方法
燃气管道的特点。基本上，会有三种不同的外部测量系统:一种用于检测泄漏的测量系统，一种用于
管道的特征和第三个用于导航的管道。在这个硕士项目的重点是管道特性和管道质量。
电力系统的创新测量方法
我们与一家荷兰公司合作，研究新的
电力系统电参数测量的概念。这些数据用于控制或安全监测，因此要求较高的准确性和可靠性。
地板扫描仪
与RTD公司(Applus)合作的项目。RTD开发了一种特殊的服务机器人，用于检查油箱地板(地板扫描仪)。RTD喜欢改进这个工具的整体性能。我们通过寻找漏磁(MFL)和涡流检测方法来研究提高仪器整体性能的策略。目标是实现更高的空间分辨率，更高的灵敏度(检测更小的缺陷)和更好的缺陷表征。
鱼流量测量
在荷兰的河流和运河中，可以发现成千上万的抽水站、大坝、水闸、水闸和其他防洪建筑。这些建筑为我们的安全服务，但同时也是洄游鱼类的障碍。特别是水泵和水力发电站造成大量鱼类的损害和死亡。为了解决这个问题，人们正在开发一种特殊的结构，使人们可以无害地通过这些地点。为了描述和评价这些洄游设施的性能，需要一个测量系统，以便监测这些地点的鱼类流量。该项目是与FishFlow Innovations的联合研究。
机器人嵌入式控制软件体系结构
在这项工作中，根据我们基于嵌入式控制软件设计的基于端口的方法建立的机器人软件架构的原型进行了测试。因此，我们使用由通道连接的流程。这种方法还根据机器人软件模块的时间要求来构建它们。在TUlip人形机器人中，这种方法已经被使用。
20-sim
中电于2008年4月推出20 sim 4.0新版本。20-sim增强了许多新功能。随着我们研究的扩散，模型现在可能有多种实现，3D机制，机电一体化和实时工具箱都得到了增强。此外，4C工具链现在也覆盖了TS-ARM嵌入式板上的ARM9处理器。它被用于我们第二年的机电一体化项目。4C涵盖了将控制器代码连接到嵌入式硬件，支持编译、命令和控制。这与嵌入式控制系统领域的研究项目有关。
嵌入式系统实现的设计工具
STW-PROGRESS资助的这个外联项目的目的是将早期研究工作的结果提高到更高的稳健性和完整性水平，这样这些原型就可以在工业中进行测试。gCSP(图形化软件过程编辑器)已经通过动画工具进行了扩展，这样流程流和数据的交会交换就以图形方式可视化了。2008年，我们将开展第二个外展项目，利用研究成果的最新功能来增强这些工具。
基于端口的复杂分布参数系统模型分析与仿真方法(PACDAS, stw - tw .6012)
该项目由STW资助，与数学系的系统与控制组合作。博士生Norbert Ligterink从2003年9月开始参与这个项目，Goran Golo从2003年2月到12月是博士后。2006年1月，来自法国的博士后达米安·埃伯拉德(Damien Eberard)加入了该项目。他主要在格罗宁根工作，在Arjan van der Schaft于2005年9月成立的新应用分析小组。
该项目的研究目标是建立物理工程系统建模和仿真的两种成功方法的综合:分布参数系统模型的有限元方法和集中系统模型的基于多物理端口的方法。其目的是将有限元方法(FEM)的准确性和威力与基于端口的建模的通用性、动态性和控制性结合起来。
这种综合有几个方面:
更多PACDAS项目的例子
非线性哈密顿量动力学
弹性梁的哈密顿量是一个具有约220项的四阶多项式。该系统可以使用耗散来找到最小的或静态的解，这是共轭梯度方法的控制工程版本。
相同的哈密顿量和相同的状态可以用于动态模拟，它可以节省能量，不是显式的，而是3000个时间步的小数点后5位。
代码是用C语言编写的，并使用libplot和lapack库。它由两个独立的代码组成:
在浮点运算中，求值(函数导数)的代价大约是哈密顿量中因子总数的三倍。改进的集成步骤使用最后一个和前面的梯度。通过计算系统中的能量来测试步长误差。上面的模拟只需要几秒钟就可以运行，其中I/O占了大部分计算时间。
Geoplex
欧盟发起的GeoPleX项目的目标是开发方法和软件工具，以帮助在几个物理领域的复杂物理系统建模、分析和控制。该项目由全欧洲的合作伙伴完成;其中一个合作伙伴是数学系的系统与控制小组。由于能量在这些系统中经常扮演重要的角色，发展的起点是港口控制哈密顿系统的概念，在这个系统中，能量结构被明确地显示出来。
Geoplex项目于2006年完成。一本概述Geoplex研究的书将于2008年由施普林格出版。
正在进行的工作……
仿人机器人
该组织的梦想是在未来十年内制造一个功能齐全的人形机器人。为此，该小组正在努力对类人生物的不同部位进行研究。特别是在去年，该小组一直致力于开发一个人形头颈系统，一个灵巧的机械手，一个节能的膝盖锁定机构，最后，通过继续该小组早期的工作，扩展了关于双足行走的知识。完整的人形项目实现了一个真正的多学科平台，这需要与特温特大学的其他院系密切合作，特别是机械工程和工业设计。此外，在这方面，该集团已经扩大了与特温特机电谷各公司和荷兰其他技术大学研究小组的合作网络。
仿人步行
研究小组认为，对3D动力学的透彻理解是设计鲁棒且节能的行走算法的关键问题。出于这个原因，博士生Gijs van Oort一直在利用几何见解进行模型简化。其目的是找到数学方法，将广义坐标模型转换为只有几个有意义的“坐标”的模型。
几个MSc。成功完成行走理论项目:结合动态行走和ZMP行走以及非线性能量守恒振子实现行走结构。创新的锁定机制将实现在双足步行者Dribbel。
在代尔夫特理工大学、埃因霍温理工大学和飞利浦公司的合作下，旨在在这一领域密切合作的“荷兰机器人”计划已经启动。第一个大项目是建造足球机器人TULIP，今年参加了在中国举行的机器人世界杯，获得了很大的发展势头。对机器人的软件体系结构进行了研究。
由于行走需要腿的摆动行为，因此腿上的执行器也需要摆动行为，因此选择适合这项工作的执行器是有意义的。不幸的是，电动机和其他传统驱动器在这种类型的驱动中表现非常糟糕:它们消耗大量的能量，并且不能存储在振荡周期的一部分中所做的负功。解决办法可能在于开发可变阻抗执行器。在可变阻抗执行器的背景下，一个名为VIActors的欧洲项目(在FP7中)得到了资助。作为对这一课题的初步研究，开发了一种新型的无级变速传动(它是变阻抗执行器的一部分)。
类人的头
作为一个单独的轨道，人形头颈已经被开发出来。该系统从机械、控制和人机交互的角度实现了一个有趣的多学科平台。该项目是与位于奥尔登扎尔的高科技公司Demcon合作完成的。类人头有7个自由度(颈部有4个，眼睛有3个)，并以类似人类的方式对环境做出反应(例如，它环顾四周，使用扫视，动态搜索有趣的东西来观看)。外部设计和通过内部部分的光投影来表达。该小组与德克萨斯大学人类媒体交互研究小组一起，正在致力于改善行为，以便将语音识别和合成、音频交互和类人情感结合起来。
猎鹰
该项目与ESI和Van der Lande Industries合作，涉及实现一个机器人系统，用于在配送中心操作和组合订单。这项研究将是双重的。一方面，将开发一种可变阻抗灵巧手，使其能够根据几何形状，通过力握和尖握两种方式稳健而灵巧地抓取物体。该项目的另一部分是致力于臂-手系统的视觉伺服。
医疗机器人技术
Tele-manipulation
由于手术技术对病人的侵入性越来越小(MIS程序)，对外科医生来说也变得越来越复杂。出于这个原因，医学界希望机器人技术能够缓解这种复杂性。Intuitive Surgical公司的“达芬奇手术系统”证明，通过远程操作系统，可以大大简化解释手术区域和做出所需动作的复杂性。
所有MIS程序的一个缺点是失去了外科医生的“触觉”。他要么在远程操控手术场景，要么通过长腹腔镜器械。研究表明，如果外科医生的力量感恢复，他就能够在对周围组织造成较小创伤的情况下进行手术。
使这种双向控制回路的设计变得非常复杂的一个常见方面是通信信道中的时间延迟。对于这些双向控制回路，已有许多算法，它们要么具有较好的时延稳定性，要么具有较差的透明性，反之亦然。
在本研究项目中，将研究一种新的双边控制回路设计方法，该方法基于能量交换的考虑，旨在在任意时滞下获得良好的稳定性和最大可实现的透明性。该领域的第一个理学硕士项目由B. Babakhani，理学硕士和m.c.j Franken进行，理学硕士正在这个方向上攻读博士学位。
自然腔道内窥镜手术
自然孔腔镜手术(NOTES)是一种新型的微创手术形式。NOTES与传统MIS的主要区别在于，操作场景是通过人体的自然开口之一进入的。2007年4月，第一例真正意义上的NOTES手术在大阪的日本外科大会上发表。手术包括移除胆囊(胆囊切除术)在一个30岁的妇女，并进行经阴道[1]。
NOTES预计比传统的MIS有几个优点。最重要的好处是手术过程中对病人造成的伤害更小。这意味着他术后疼痛减轻，可以在早期恢复日常生活。此外，MIS手术也可以对患有严重肥胖(这对传统MIS来说是有问题的)的患者进行，或者对腹部施加伤害。
使用NOTES技术的手术方法与目前的腹腔镜技术有很大的不同。要在手术室成功引入NOTES，机器人远程操作将是一个关键因素。远程操作设备将使外科医生能够以有效的时间和成本的方式进行各种常见的诊断和治疗程序。
TeleFlex项目由四个博士职位组成，其中两个在CE集团，已于去年开始在这个即将到来的研究领域。TeleFlex项目的重点是远程操作链的主设备。R. Reilink，理学硕士。将研究触觉反馈对有知觉的外科医生的影响，以及在什么情况下这种反馈将使外科医生受益。M. Bezemer，理学硕士将专注于软件结构以及如何设计分层软件以保证安全。
洛佩斯
这个项目，一直致力于实现用于中风患者康复的下肢外骨骼。该项目由NWO资助，由Herman van der Kooij协调，涉及3名博士生，其中一名在控制工程组。
REFLEXLEG
在这个由STW资助的项目中，将开发一种新的经股假体，与现有的假体相比，它具有能量优势。该项目涉及2名博士生，并与Velting教授组和Roessing研发中心合作进行。
检查机器人
海盗
在2007年，我们开发了一套流动煤气管道检查系统。该项目是Continuon Netbeheer, Kiwa Gastec Technology B.V.和特温特大学的共同努力。原型硬件是在DEMCON开发的。该机器人是为低压燃气管道的自主内部检查而开发的，人工操作人员的干预最少。该机器人将用于检测煤气管道的泄漏或可能的薄弱环节。
在该项目的第一阶段，重点发展移动机器人基地。荷兰的低压网使用内径小至50毫米的管道，因此严重限制了机器人的尺寸。一个机械原型已经被开发出来，它能够通过直径从50毫米到120毫米的管道。它可以通过斜接弯道和t型接头，并可以倾斜30度。机器人外形像“蛇”，由7个轮式模块组成，每个模块都有特定的功能。两个模块用于推进，两个模块用于弯曲机器人的形状(用于导航槽弯曲)，一个模块位于中心，用于机器人绕轴旋转，一个模块用于动力存储，一个模块用于控制和传感器电子。机械装置已经在结构化的实验室环境中进行了测试。下一步将是在更现实的环境中测试功能。
在另一个层面上，研究人员设计了一种具有结构光束(激光投射圆)的摄像机装置，它可以用作测量管道变形的传感器，也可以用于探测导航所必需的障碍物和弯道。在接下来的项目中，我们希望将这个装置小型化，以便将其集成到机器人的设计中。
天外火星
在与欧空局合作开展的这个项目中，高度地图的建模及其在ExoMars漫游者导航预测中的应用被考虑在内。在本研究中出现的问题涉及稀疏高度数据与精确的地面力学模拟的组合。这是利用微分几何技术和计算几何方法的混合使用来解决的。
正在进行的工作……
基于模型参考的学习前馈控制
大多数学习前馈控制的工作都是在非线性效应的补偿上进行的，需要或多或少复杂的函数逼近器。然而，对于未知或时变线性系统，过程传递函数的逆可以用简单的线性传递函数有效地描述。基于稳定模型参考自适应系统的思想，提出了一种学习前馈控制方案。结果表明，该系统在处理顺序与逆模型不匹配的情况下具有很强的鲁棒性。此外，它对噪声的灵敏度较低。未来的工作将是研究这种在处理未知或时变过程动力学方面具有优异性能的方案是否可以与成功处理过程非线性的KSM方案相结合。
对不同的学习和自适应控制系统进行了比较，以确定每种方法的优缺点。在“机电演示器”上进行了实验
基于agent的控制器设计
对于控制算法，基于端口的方法还不够完善。这种方法将使控制器更加模块化，并有助于可重用控制器组件和更快的开发。从控制工程的角度来看，一个控制器通常被认为只包含控制算法。但在实际操作中，控制算法只是用于安全启动、控制和关闭系统的全部软件的一小部分。错误检测、错误处理和优雅降级是这里的问题。控制器的这些部分通常可以从早期的项目中重用。使用代理是连接不同控制器元素的一种可能的基于端口的方法。代理是一种控制组件，它从邻近的代理接收信号并与之交互，并决定自己是否处于活动状态。当一个代理处于活动状态时，它会产生输出信号，这些信号可以与其他代理的输出相结合，从而产生最终的控制器输出。这是一种基于端口的方法，因为在创建代理系统时，只有接口才是重要的。 The contents of the agents can be of varying complexity. The concept of agents thus also supports hierarchy and polymorphic realizations. When properly implemented, adding another agent does not require complete redesign of the coordinator, but only requires an extra connection to one of the ports of the coordinator.
在Van Breemen博士项目的早期工作中，已经开发了一种基于代理的构造控制器的设计方法。这种方法导致控制器具有一个开放字符，这样部分可以添加、修改或删除，而无需重新编程控制器其余部分的操作。在几个硕士项目中，已经开发了一些工具，帮助在工业环境中应用这种方法。要制作一个完全支持基于代理的控制器设计的集成工具，还需要做更多的工作。
一个博士项目已经开始进一步研究基于代理的控制器设计的可能性。
正在进行的工作……
流量测量
这个子项目始于1998年的STW项目，有两个博士，都是2002年毕业的。从那时起，该集团开始与一家荷兰流量控制器领先公司合作，研究科里奥利质量流量计。这项研究的成功导致了与荷兰机电公司Demcon (Oldenzaal)的进一步合作，2004年，一名新的博士研究员(AIO)获得了报酬。
装有流动流体的管子被迫绕一个确定的轴振动。由于科里奥利力(与质量流量成正比，方向垂直于流量矢量和旋转矢量)，振动变得略有不同。这些非常小的变化(振幅或相位)需要使用灵敏的位移传感器来测量。
该研究的目标是应用于半导体行业和气体所需的更低质量流量范围。MI集团参与了传感部分(振幅低至10纳米的运动)、信号处理和驱动部分的开发。对决定流量和干扰灵敏度的各种参数进行了深入分析，随后设计和评估了实验原型，包括一些智能传感和驱动原理(专利正在申请中)。
I-Sense:用于安全和安保相关应用的多传感器系统
该研究项目始于2006年底，与英国EX-Beams公司合作，在欧盟玛丽·居里计划的框架下进行。
今天非常需要开发解决方案，以提高安全水平。最大限度地减少来自恐怖主义的风险和检测未爆炸弹药、爆炸物和非法毒品的挑战是巨大的。该项目旨在开发两个完全集成的技术先进的检测平台。目前的IMS技术是在70年代早期开发的，因此它是一种经过验证但相对较老的技术。它有缺点，它很麻烦，而且很难分析港口或检查站的可疑卡车等大型物体。EX-Beams的解决方案是对现有技术的改进，并在实质上提高了IMS检测能力。
另一项技术，x射线成像，也被广泛用于探测爆炸物和武器(例如隐藏在行李中)和地雷。然而，这些设备体积庞大，价格昂贵，对操作人员来说也很危险。我们的小组已经找到了有效的x射线成像问题的解决方案，使用低能量紧凑的x射线源。
其他项目:
与工业界合作开展了各种理学硕士项目。它们列在下面，并附有简短说明。
轧辊缺陷检测
本项目的目标是找到一种更好的方法来区分和分类钢厂轧辊的小缺陷。改进现有传感器系统的性能，以提取出具有代表性的缺陷信号。
燃气管道表征测量系统
作为PIRATE项目的一部分，在这项研究中，我们研究了帮助机器人导航和检查的传感方法
燃气管道的特点。基本上，会有三种不同的外部测量系统:一种用于检测泄漏的测量系统，一种用于
管道的特征和第三个用于导航的管道。在这个硕士项目的重点是管道特性和管道质量。
电力系统的创新测量方法
我们与一家荷兰公司合作，研究新的
电力系统电参数测量的概念。这些数据用于控制或安全监测，因此要求较高的准确性和可靠性。
地板扫描仪
与RTD公司(Applus)合作的项目。RTD开发了一种特殊的服务机器人，用于检查油箱地板(地板扫描仪)。RTD喜欢改进这个工具的整体性能。我们通过寻找漏磁(MFL)和涡流检测方法来研究提高仪器整体性能的策略。目标是实现更高的空间分辨率，更高的灵敏度(检测更小的缺陷)和更好的缺陷表征。
鱼流量测量
在荷兰的河流和运河中，可以发现成千上万的抽水站、大坝、水闸、水闸和其他防洪建筑。这些建筑为我们的安全服务，但同时也是洄游鱼类的障碍。特别是水泵和水力发电站造成大量鱼类的损害和死亡。为了解决这个问题，人们正在开发一种特殊的结构，使人们可以无害地通过这些地点。为了描述和评价这些洄游设施的性能，需要一个测量系统，以便监测这些地点的鱼类流量。该项目是与FishFlow Innovations的联合研究。
机器人嵌入式控制软件体系结构
在这项工作中，根据我们基于嵌入式控制软件设计的基于端口的方法建立的机器人软件架构的原型进行了测试。因此，我们使用由通道连接的流程。这种方法还根据机器人软件模块的时间要求来构建它们。在TUlip人形机器人中，这种方法已经被使用。
20-sim
中电于2008年4月推出20 sim 4.0新版本。20-sim增强了许多新功能。随着我们研究的扩散，模型现在可能有多种实现，3D机制，机电一体化和实时工具箱都得到了增强。此外，4C工具链现在也覆盖了TS-ARM嵌入式板上的ARM9处理器。它被用于我们第二年的机电一体化项目。4C涵盖了将控制器代码连接到嵌入式硬件，支持编译、命令和控制。这与嵌入式控制系统领域的研究项目有关。
嵌入式系统实现的设计工具
STW-PROGRESS资助的这个外联项目的目的是将早期研究工作的结果提高到更高的稳健性和完整性水平，这样这些原型就可以在工业中进行测试。gCSP(图形化软件过程编辑器)已经通过动画工具进行了扩展，这样流程流和数据的交会交换就以图形方式可视化了。2008年，我们将开展第二个外展项目，利用研究成果的最新功能来增强这些工具。