基于情感感知的多機器人導(dǎo)航行為決策系統(tǒng)研究.pdf

1、多機器人系統(tǒng)作為一種人工系統(tǒng)，實際上是對自然界和人類社會中群體系統(tǒng)的一種模擬。多機器人協(xié)作與控制研究的基本思想就是將多機器人系統(tǒng)看作是一個群體或一個社會，從組織和系統(tǒng)的角度研究多個機器人之間的協(xié)作機制，從而充分發(fā)揮多個機器人系統(tǒng)各種內(nèi)在的優(yōu)勢。
　　 導(dǎo)航是移動機器人重要研究內(nèi)容之一，多移動機器人導(dǎo)航的研究不僅包括各機器人工作環(huán)境的建模、路徑規(guī)劃和機器人運動控制，還包括多機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、個機器人導(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)境下有效地實施多機器人導(dǎo)航，仍是一個亟待解決的難題。本文針對此類要解決的機器人工作環(huán)境建模、路徑規(guī)劃和信息交流三個關(guān)鍵問題進行研究，因此具有較大的理論意義和應(yīng)用價值。主要內(nèi)容如下：
　　 1)本課題中多機器人系統(tǒng)采用基于優(yōu)先級的主從式多機器人協(xié)同導(dǎo)航結(jié)構(gòu)，即各機器人之間通過無線通信，在執(zhí)行行為決策的同時判斷自身周圍環(huán)境情況，根據(jù)面臨環(huán)境情況得出各機器人的優(yōu)先級。具有最高優(yōu)先

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

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