基于情感感知的多機(jī)器人導(dǎo)航行為決策系統(tǒng)研究.pdf

1、多機(jī)器人系統(tǒng)作為一種人工系統(tǒng)，實(shí)際上是對(duì)自然界和人類社會(huì)中群體系統(tǒng)的一種模擬。多機(jī)器人協(xié)作與控制研究的基本思想就是將多機(jī)器人系統(tǒng)看作是一個(gè)群體或一個(gè)社會(huì)，從組織和系統(tǒng)的角度研究多個(gè)機(jī)器人之間的協(xié)作機(jī)制，從而充分發(fā)揮多個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)各種內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)。
　　 導(dǎo)航是移動(dòng)機(jī)器人重要研究?jī)?nèi)容之一，多移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的研究不僅包括各機(jī)器人工作環(huán)境的建模、路徑規(guī)劃和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，還包括多機(jī)器人間的通信和信息融合等的研究。目前，全局已知環(huán)境下的單

2、個(gè)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但是，在復(fù)雜的全局未知的環(huán)境下有效地實(shí)施多機(jī)器人導(dǎo)航，仍是一個(gè)亟待解決的難題。本文針對(duì)此類要解決的機(jī)器人工作環(huán)境建模、路徑規(guī)劃和信息交流三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，因此具有較大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。主要內(nèi)容如下：
　　 1)本課題中多機(jī)器人系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級(jí)的主從式多機(jī)器人協(xié)同導(dǎo)航結(jié)構(gòu)，即各機(jī)器人之間通過(guò)無(wú)線通信，在執(zhí)行行為決策的同時(shí)判斷自身周圍環(huán)境情況，根據(jù)面臨環(huán)境情況得出各機(jī)器人的優(yōu)先級(jí)。具有最高優(yōu)先

3、級(jí)的機(jī)器人就是臨時(shí)的主機(jī)器人，遇到?jīng)_突時(shí)有優(yōu)先行動(dòng)和指揮其他從機(jī)器人的權(quán)利。這樣各機(jī)器人既具有獨(dú)立決策的能力又不會(huì)使群體太分散，確保機(jī)器人高效、準(zhǔn)確地完成任務(wù)。
　　 2)機(jī)器人導(dǎo)航行為決策中引入了情感感知的概念，用來(lái)描述機(jī)器人周圍環(huán)境中障礙物對(duì)機(jī)器人行為的影響?；谇楦懈兄膶W(xué)習(xí)與決策模型是一個(gè)新的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，該模型將來(lái)自情感的內(nèi)在獎(jiǎng)勵(lì)和來(lái)自感知的外部獎(jiǎng)勵(lì)作為學(xué)習(xí)和決策的動(dòng)機(jī)。將該模型引入到多機(jī)器人導(dǎo)航?jīng)Q策系統(tǒng)中，構(gòu)造了一個(gè)

4、新的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航?jīng)Q策系統(tǒng)。通過(guò)基于在線的情感感知學(xué)習(xí)，形成多個(gè)機(jī)器人協(xié)作機(jī)制，以提高移動(dòng)機(jī)器人在未知環(huán)境中導(dǎo)航的自適應(yīng)性，從而使機(jī)器人更快速、更高效地完成自主導(dǎo)航任務(wù)。
　　 3)機(jī)器人導(dǎo)航行為決策中引入了意愿強(qiáng)度的概念，用來(lái)描述目標(biāo)點(diǎn)對(duì)機(jī)器人的影響。若機(jī)器人是向著目標(biāo)的方向運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)的機(jī)器人在該方向上運(yùn)動(dòng)的意愿強(qiáng)度較大；反之，則較小。這樣使機(jī)器人奔向目標(biāo)行為明朗化、直接化。
　　 通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明，本課題所研究算法