多機(jī)器人編隊(duì)技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著對(duì)機(jī)器人技術(shù)的不斷深入研究，單機(jī)器人技術(shù)越發(fā)的成熟。為了滿足某些機(jī)器人系統(tǒng)的并行需求以及提高機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行效率的需求，多機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。越來(lái)越多的事實(shí)也證明多機(jī)器人系統(tǒng)有著不可替代的優(yōu)越性，所以對(duì)多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)的深入研究是很有必要的。多機(jī)器人編隊(duì)是一種典型的多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)，針對(duì)它的研究對(duì)多智能體技術(shù)以及多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)有不可忽視的推動(dòng)和促進(jìn)作用。多機(jī)器人編隊(duì)在通常意義上可以分為兩個(gè)部分，即機(jī)器人編隊(duì)形成控制和機(jī)器人隊(duì)形的保持

2、控制。機(jī)器人編隊(duì)形成控制，是指多機(jī)器人隊(duì)形從初始狀態(tài)收斂成指定的幾何形態(tài)的過(guò)程。多機(jī)器人隊(duì)形保持控制，是指多臺(tái)機(jī)器人組成的隊(duì)形在向特定目標(biāo)或者方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，保持特定的幾何形態(tài)，同時(shí)又要適應(yīng)環(huán)境約束(如避開(kāi)障礙物)的控制。本文針對(duì)機(jī)器人編隊(duì)的這兩部分內(nèi)容，主要進(jìn)行了以下三方面研究： ㈠針對(duì)多機(jī)器人編隊(duì)問(wèn)題設(shè)計(jì)了分布式與分層結(jié)構(gòu)相結(jié)合的分布式層次控制結(jié)構(gòu)。分布式控制方法具有控制靈活、控制效率高等優(yōu)點(diǎn)。而分層結(jié)構(gòu)則可將總的任務(wù)劃分

3、為任務(wù)層、協(xié)調(diào)層、動(dòng)作層三個(gè)層次，分層結(jié)構(gòu)層次任務(wù)明確，有利于編隊(duì)任務(wù)的完成。本文所設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)有效地結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，該控制結(jié)構(gòu)在多機(jī)器人隊(duì)形形成和隊(duì)形保持過(guò)程中具有較強(qiáng)的可行性和靈活性。 ㈡提出了基于動(dòng)態(tài)目標(biāo)點(diǎn)的行為分解編隊(duì)算法。在機(jī)器人編隊(duì)的過(guò)程中如果給定機(jī)器人一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，能有效的實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人編隊(duì)。但是如果給定一個(gè)固定的目標(biāo)點(diǎn)在一定程度上會(huì)束縛編隊(duì)的效率，通過(guò)動(dòng)態(tài)設(shè)置目標(biāo)點(diǎn)就有效的解決了這個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，將動(dòng)態(tài)設(shè)

4、置目標(biāo)點(diǎn)融入到行為分解算法中就可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)行為的有效性，從而大大提高編隊(duì)形成的效率。該算法在多智能體協(xié)作仿真平臺(tái)MuRoS-Multi-Robot Simulator上得到了驗(yàn)證。 ㈢設(shè)計(jì)了基于聲納傳感器和多機(jī)器人通信的編隊(duì)保持方法。該方法僅采用聲納傳感器獲取環(huán)境信息，這樣即保證了信息的充足，又降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)；該方法利用機(jī)器人配置的無(wú)線網(wǎng)卡構(gòu)建無(wú)線局域網(wǎng)，并使用機(jī)器人的ArNetworking網(wǎng)絡(luò)軟件包和