多機器人編隊技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

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

2、控制。機器人編隊形成控制，是指多機器人隊形從初始狀態(tài)收斂成指定的幾何形態(tài)的過程。多機器人隊形保持控制，是指多臺機器人組成的隊形在向特定目標(biāo)或者方向運動的過程中，保持特定的幾何形態(tài)，同時又要適應(yīng)環(huán)境約束(如避開障礙物)的控制。本文針對機器人編隊的這兩部分內(nèi)容，主要進行了以下三方面研究： ㈠針對多機器人編隊問題設(shè)計了分布式與分層結(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。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、動作層三個層次，分層結(jié)構(gòu)層次任務(wù)明確，有利于編隊任務(wù)的完成。本文所設(shè)計的控制結(jié)構(gòu)有效地結(jié)合了兩者的優(yōu)點。實驗證明，該控制結(jié)構(gòu)在多機器人隊形形成和隊形保持過程中具有較強的可行性和靈活性。 ㈡提出了基于動態(tài)目標(biāo)點的行為分解編隊算法。在機器人編隊的過程中如果給定機器人一個目標(biāo)點，能有效的實現(xiàn)多機器人編隊。但是如果給定一個固定的目標(biāo)點在一定程度上會束縛編隊的效率，通過動態(tài)設(shè)置目標(biāo)點就有效的解決了這個問題。同時，將動態(tài)設(shè)

4、置目標(biāo)點融入到行為分解算法中就可以在運動過程中提高機器人運動行為的有效性，從而大大提高編隊形成的效率。該算法在多智能體協(xié)作仿真平臺MuRoS-Multi-Robot Simulator上得到了驗證。 ㈢設(shè)計了基于聲納傳感器和多機器人通信的編隊保持方法。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)呢摀?dān)；該方法利用機器人配置的無線網(wǎng)卡構(gòu)建無線局域網(wǎng)，并使用機器人的ArNetworking網(wǎng)絡(luò)軟件包和