基于多智能體系統(tǒng)的多機(jī)器人路徑規(guī)劃方法研究及應(yīng)用.pdf

1、近年來，機(jī)器人在傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場得到越來越廣泛的應(yīng)用，在顯著提高生產(chǎn)力的同時(shí)，也逐漸走向日常生活當(dāng)中，開始慢慢地改變?nèi)藗兊纳钚袨榉绞健Ｔ跈C(jī)器人應(yīng)用中，圍繞著智能移動機(jī)器人的自主導(dǎo)航這項(xiàng)核心技術(shù)，其中涉及的路徑規(guī)劃是連接著上層用戶應(yīng)用和底層機(jī)器人實(shí)體的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)器人路徑規(guī)劃具體是指機(jī)器人依據(jù)自身傳感器通過對周圍環(huán)境的感知，規(guī)劃出一條安全無碰路徑，并高效地完成上層用戶定義的作業(yè)任務(wù)。針對特定的工作任務(wù)，為了克服單機(jī)器人在控制、傳感、能源等

2、方面的不足和高昂的開發(fā)成本及時(shí)間成本，通過多個(gè)簡單機(jī)器人的協(xié)同合作可以有效的承擔(dān)起單個(gè)機(jī)器人所難以勝任的工作，同時(shí)降低工作的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。基于上述兩個(gè)方面，本文圍繞著多機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，在已有的研究工作基礎(chǔ)上，遵循了由單到多，由抽象到具體的思路主要開展了以下幾點(diǎn)工作：
　　1.系統(tǒng)全面地介紹了多機(jī)器人領(lǐng)域當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，首先圍繞著單機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，按照研究方法采用的數(shù)學(xué)工具分類，詳細(xì)介紹了當(dāng)前已有規(guī)劃算

3、法的工作原理，并分析比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)；其次介紹了多機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和多機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，最后補(bǔ)充說明了已有多機(jī)器人協(xié)作中的編隊(duì)控制方法。
　　2.通過對上述機(jī)器人路徑規(guī)劃方法研究，針對勢場法的局部極小問題，采用算法綜合的方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提出了兩種逃離“陷阱”方法，即結(jié)合行為策略的人工勢場法和勢場法結(jié)合快速拓展隨機(jī)樹綜合算法。最后對多機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，通過將多機(jī)器人路徑規(guī)劃問題分解為兩個(gè)層次：各單機(jī)器人路徑規(guī)劃和多機(jī)器人沖突

4、消解兩個(gè)層次。并提出了基于勢函數(shù)的沖突消解方法，用于處理機(jī)器人之間的避碰問題。最后以質(zhì)點(diǎn)模型的智能體對上述各改進(jìn)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，表明了算法的有效性和實(shí)用性。
　　3.針對多機(jī)器人協(xié)同路徑規(guī)劃中的編隊(duì)問題，利用人工勢場結(jié)合虛擬領(lǐng)導(dǎo)者的方法，以四旋翼為機(jī)器人模型，設(shè)計(jì)了多機(jī)協(xié)同編隊(duì)飛行的控制器。實(shí)現(xiàn)多機(jī)編隊(duì)以及避障避碰問題。具體包括四旋翼系統(tǒng)建模、飛行器控制器設(shè)計(jì)、編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)等，最后在 Simulink環(huán)境下進(jìn)行四旋翼系統(tǒng)及質(zhì)點(diǎn)