群機器人系統(tǒng)自組織隊形控制策略研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷發(fā)展，人工智能已經成為當今世界的熱點問題，其中的群機器人技術也得到了眾多專家和學者的廣泛關注。群機器人系統(tǒng)具有高度的靈活性、較好的魯棒性，并且系統(tǒng)中的單智能體行為相對簡單、復雜度低?；诖?，群機器人系統(tǒng)在各個領域都得到了廣泛的應用，成為當今世界的研究熱點。本文針對群機器人系統(tǒng)隊形控制問題，提出了一種基于安全區(qū)域的群機器人自組織隊形控制策略，并使用e-Puck機器人在其仿真器Webots中完成了相應的隊形控制任務。

2、>　　首先，本文對群機器人系統(tǒng)的研究背景和意義進行充分說明，并對國內外群機器人系統(tǒng)研究現(xiàn)狀做出概述，對群機器人研究中的熱點問題進行簡述，對群機器人研究中相關智能優(yōu)化算法進行簡要分析。在充分了解了群機器人系統(tǒng)的國內外研究背景和相關研究方法的基礎上，分析了群機器人系統(tǒng)的系統(tǒng)特性，深入了解了其協(xié)同合作方法。進而通過對群機器人系統(tǒng)特性的分析，選取e-Puck為本文的實驗用機器人，并針對由以e-Puck為例的輪式移動機器人組成的群機器人系統(tǒng)中的個

3、體機器人進行了運動學分析，構造了群機器人系統(tǒng)中個體機器人的運動行為模型，給出了機器人速度大小和方向的控制方法。
　　其次，本文通過對人工勢場法的思路分析引出安全區(qū)域的概念，給出群機器人系統(tǒng)中個體機器人的運動規(guī)劃圖，根據(jù)已建立的個體機器人運動行為模型構造出群機器人自組織隊形控制的勢場函數(shù)，建立安全區(qū)域，并根據(jù)安全區(qū)域進行建模，使得機器人在從初始位置向目標點運動的過程中，滿足在遠離目標點時，機器人之間的互聯(lián)制約影響小，使之集中;而在靠

4、近目標點時互聯(lián)制約影響大，使之分散。從而使群機器人協(xié)調成相互之間趨于分散且群體集中于目標點的隊形。在此規(guī)則的基礎上，給出邊界方程等限制條件，使得群機器人系統(tǒng)中各機器人可根據(jù)個體之間及個體與環(huán)境之間的局部交互自組織完成指定隊形任務。
　　最后，本文給出了機器人到達指定目標點、機器人完成聚集、機器人組成圓形、機器人組成L形四種群機器人隊形控制任務的具體算法步驟和相應流程圖。進而選取e-Puck為實驗機器人，Webots為其仿真器，通過