連通性約束下多機(jī)器人遙操作探索系統(tǒng)的人機(jī)協(xié)調(diào)算法.pdf

1、隨著通信技術(shù)的進(jìn)步，多機(jī)器人系統(tǒng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。其中，環(huán)境探索是多機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要問(wèn)題，在搜救和軍事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。人具有多機(jī)器人系統(tǒng)所不具有的戰(zhàn)略眼光和分析能力，但現(xiàn)有的大多數(shù)多機(jī)器人環(huán)境探索采用全自主的協(xié)作探索的方法，未能使人介入多機(jī)器人環(huán)境探索，從而發(fā)揮人的優(yōu)勢(shì)，改善探索性能。所以在保證多機(jī)器人間網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，使傳輸帶寬和能量有限的多機(jī)器人系統(tǒng)的任務(wù)分配決策與遠(yuǎn)端遙操作者的意圖相協(xié)調(diào)是多機(jī)器人合作探索的關(guān)

2、鍵。
　　本文圍繞大范圍漫游探索和小范圍定點(diǎn)探索兩種典型應(yīng)用場(chǎng)景，研究了遙操作者與多機(jī)器人系統(tǒng)合作探索中的協(xié)調(diào)問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了星型網(wǎng)絡(luò)和Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)多機(jī)器人遙操作探索系統(tǒng)的人機(jī)協(xié)調(diào)算法，使在保證現(xiàn)場(chǎng)多機(jī)器人間網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，減少傳輸帶寬和傳輸能量消耗，使人能介入多機(jī)器人探索的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)遙操作者的意圖與多機(jī)器人任務(wù)分配決策的有效協(xié)調(diào)。具體貢獻(xiàn)如下：
　　1.星型網(wǎng)絡(luò)多機(jī)器人遙操作探索系統(tǒng)的系統(tǒng)模型由一個(gè)移動(dòng)基站和若干

3、個(gè)探索機(jī)器人組成。先設(shè)計(jì)了一種在星型網(wǎng)絡(luò)下面向遙操作者興趣的任務(wù)分配算法，使得探索機(jī)器人能夠根據(jù)遙操作者的意圖有效、協(xié)調(diào)地分配任務(wù)；進(jìn)而提出了一種機(jī)器人移動(dòng)權(quán)衡方法：該方法中的系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo)，平衡了系統(tǒng)的依從性、連接性和探索能力。通過(guò)求解這個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，解出移動(dòng)基站和所有探索機(jī)器人的最終移動(dòng)方向。
　　2. Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)多機(jī)器人遙操作探索系統(tǒng)的系統(tǒng)模型由若干個(gè)探索機(jī)器人組成。通過(guò)改進(jìn)星型網(wǎng)絡(luò)下面向遙操作者興趣的任務(wù)分配算法，使其能

4、夠在Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)下能被使用，進(jìn)而有效協(xié)調(diào)了多機(jī)器人系統(tǒng)任務(wù)分配的決策與遙操作者的主觀意圖；并通過(guò)考慮每個(gè)機(jī)器人的任務(wù)重要性，求解最大點(diǎn)權(quán)和的Steiner-Tree問(wèn)題，使得在控制多機(jī)器人間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接的同時(shí)，確保遙操作者感興趣的區(qū)域得到探索；最后通過(guò)廣度優(yōu)先搜索，動(dòng)態(tài)選擇數(shù)據(jù)融合中心，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝敯簟?br>　　3.最后，將星型網(wǎng)絡(luò)和Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的兩種網(wǎng)絡(luò)多機(jī)器人遙操作探索系統(tǒng)的人機(jī)協(xié)調(diào)算法進(jìn)行了多組仿真和實(shí)驗(yàn)