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(lái)，機(jī)器人在傳統(tǒng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到越來(lái)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(kāi)始慢慢地改變?nèi)藗兊纳钚袨榉绞?。在機(jī)器人應(yīng)用中，圍繞著智能移動(dòng)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(guò)對(duì)周?chē)h(huán)境的感知，規(guī)劃出一條安全無(wú)碰路徑，并高效地完成上層用戶定義的作業(yè)任務(wù)。針對(duì)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(kāi)發(fā)成本及時(shí)間成本，通過(guò)多個(gè)簡(jiǎn)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?；谏鲜鰞蓚€(gè)方面，本文圍繞著多機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)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(kāi)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(guó)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(wèn)題，按照研究方法采用的數(shù)學(xué)工具分類(lèi)，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(shuō)明了已有多機(jī)器人協(xié)作中的編隊(duì)控制方法。
　　2.通過(guò)對(duì)上述機(jī)器人路徑規(guī)劃方法研究，針對(duì)勢(shì)場(chǎng)法的局部極小問(wèn)題，采用算法綜合的方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)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(shì)場(chǎng)法和勢(shì)場(chǎng)法結(jié)合快速拓展隨機(jī)樹(shù)綜合算法。最后對(duì)多機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題，通過(guò)將多機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)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(shì)函數(shù)的沖突消解方法，用于處理機(jī)器人之間的避碰問(wèn)題。最后以質(zhì)點(diǎn)模型的智能體對(duì)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(duì)多機(jī)器人協(xié)同路徑規(guī)劃中的編隊(duì)問(wèn)題，利用人工勢(shì)場(chǎng)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(wèn)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)