競爭型網絡機器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著大量相關技術研究中的成果越來越多地被應用到機器人領域，以及移動計算、智慧空間等新技術的出現(xiàn)，尤其是以智能家居、服務機器人、軍事及探險等多機器人技術為背景的應用需求不斷涌現(xiàn)，網絡機器人這個新興的機器人研究領域已經成為當前機器人研究中的熱門研究課題，受到各國科研機構、政府及企業(yè)的高度重視。網絡機器人的研究已經取得了一些成果，其中一些已經被發(fā)布到互聯(lián)網上或進入到我們的生產生活之中，這些成果顯示出，網絡機器人的研究具有非常良好的應用前景，并

2、且存在著巨大的潛在經濟效益。 與其它新技術的出現(xiàn)類似，網絡機器人也是逐步脫胎于原來的技術母體，漸漸成為一個獨立的機器人研究領域。目前該領域雖然積累了形形色色的應用實例，但是完整的理論框架還沒有形成，各類應用之間也沒有形成有機的聯(lián)系。而無處不在的網絡技術勢必極大地改變機器人的原有面貌，在網絡機器人研究領域，既需要從理論架構上進行研究，也需要從一個個具體的應用中積累經驗并驗證理論架構。就是采取自上而下與自下而上(Top-down a

3、nd bottom-up)相結合的研究方法，相互促進，同步進行。 南開大學機器人與信息自動化研究所在機器人遙操作領域進行了長期地研究工作，已經積累了一定的研究成果與經驗。近年來，得到國家“十五863”，國家自然科學基金和天津市自然科學基金等項目的資助，并結合國內外的研究趨勢，初步構建了一套比較完整的網絡機器人的研究環(huán)境。本課題通過對國內外相關領域內研究現(xiàn)狀的深入分析，針對競爭型系統(tǒng)以及網絡機器人系統(tǒng)的特點，著手完善競爭型網絡機器

4、人的研究體系，并在機器人智能系統(tǒng)體系結構、網絡機器人實驗平臺的構建、仿真及評測系統(tǒng)的設計和競爭型網絡機器人實驗系統(tǒng)作業(yè)模式等方面進行了大量的工作。 論文首先對網絡機器人的研究發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并對競爭型遙操作相關理論進行了闡述，對競爭型中的一些核心概念如競爭度、對抗度進行了量化的定義與分析。結合網絡機器人研究背景，將一些新的技術引入到競爭型遙操作系統(tǒng)中，將其研究內容進行拓展，進一步完善了競爭型網絡機器人的概念，并闡述了競爭型網

5、絡機器人研究的意義、內容和方法。 系統(tǒng)體系結構的設計是實現(xiàn)競爭型網絡機器人系統(tǒng)的基礎，在對多種應用于機器人領域內的智能系統(tǒng)體系結構進行深入分析的基礎上，結合競爭型網絡機器人的特點，設計了一套面向競爭型網絡機器人系統(tǒng)的體系結構IRACNR (Intelligent and Reconfigurable Architecture for Competitive Networked Robots)。該體系結構將參與者與智慧空間分別作為

6、獨立的模塊，引入到機器人系統(tǒng)中，并充分發(fā)揮智能系統(tǒng)中基于符號推理的控制結構與基于反射式的控制結構的優(yōu)勢，對機器人模塊進行設計。同時，關注于多種智能共存于同一個系統(tǒng)中的智能協(xié)調與分配問題，詳細的對不同智能進行功能的描述與作用邊界的劃分，并詳細定義了不同智能體之間通信的層次與內容。 在IRACNR體系結構框架下，我們在TTRP(Teleoperation/Telegame Robot Platform)實驗平臺上實現(xiàn)了兩套不同類型的

7、典型的競爭型網絡機器人實驗——Tele-Dart和Tele—Lightsaber。具體的不同類型的典型實驗是研究網絡機器人系統(tǒng)的主要手段與方法，為此我們對原有實驗平臺進行改進，引入了多種智慧空間傳感技術，設計實現(xiàn)了通用的TTRP實驗平臺。本文詳細地介紹了應用 IRACNR體系結構實現(xiàn)Tele—Dart與Tele-Lightsaber系統(tǒng)的過程，并通過實驗驗證分析不同控制方法在不同環(huán)境下的功能與性能，給出選擇人機交互方式的具體建議。我們還