基于內(nèi)分泌算法的機(jī)器人行為控制.pdf

1、隨著機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，人們對(duì)機(jī)器人的智能化和多功能化有了更高的需求，進(jìn)而出現(xiàn)了很多帶感知識(shí)別、決策規(guī)劃等高級(jí)智能機(jī)器人。移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)行的過(guò)程中需頻繁地與環(huán)境進(jìn)行交互，當(dāng)環(huán)境中存在多種影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的因素，如多個(gè)障礙物、多個(gè)目標(biāo)、機(jī)器人能源等，機(jī)器人不可避免的會(huì)同時(shí)處理多個(gè)行為。智能移動(dòng)機(jī)器人在適應(yīng)環(huán)境中無(wú)法預(yù)見的條件以及干擾的過(guò)程中，最關(guān)鍵也最具有挑戰(zhàn)的一項(xiàng)就是如何協(xié)調(diào)控制機(jī)器人的這些根據(jù)環(huán)境而產(chǎn)生的行為，并且控制機(jī)器人維持在

2、一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)并且保持較高的運(yùn)行效率。
　　生物的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，以及內(nèi)分泌系統(tǒng)，在處理各式各樣的信息方面具有強(qiáng)大的能力，這在人工智能系統(tǒng)中具有很好的借鑒意義。特別是基于內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，具有較好的自適應(yīng)和穩(wěn)定性，已經(jīng)在許多方面得到了成功的應(yīng)用。應(yīng)對(duì)機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中不同行為的選擇問(wèn)題，本論文基于內(nèi)分泌系統(tǒng)，構(gòu)建一系列由人工激素、行為控制器、激素感受器構(gòu)成的人工內(nèi)分泌系統(tǒng)，旨在根據(jù)不同的環(huán)境變化，對(duì)相應(yīng)的機(jī)器人行為進(jìn)行

3、合理的選擇，以提高整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的工作效率，并維持系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定。本篇論文的主要工作如下：
　　(1)以移動(dòng)機(jī)器人避障行為為例，對(duì)單機(jī)器人單行為進(jìn)行控制。首先介紹了機(jī)器人避障過(guò)程中常用的人工勢(shì)場(chǎng)法的基本思想以及其優(yōu)缺點(diǎn)，在其缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)由一種人工激素、一個(gè)相應(yīng)激素感受器與兩個(gè)行為控制器組成的內(nèi)分泌系統(tǒng)，通過(guò)激素刺激行為控制器進(jìn)行避障與加速行為。并通過(guò)激素的激素濃度，從3個(gè)方面對(duì)傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證

4、了該算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)避障任務(wù)的要求。通過(guò)與傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該算法在場(chǎng)景復(fù)雜度較低的情況下具有較低的時(shí)間復(fù)雜度和較高的運(yùn)行效率。
　　（2）以機(jī)器人沖突行為為例，對(duì)單機(jī)器人多任務(wù)控制進(jìn)行了研究。在復(fù)雜場(chǎng)景中運(yùn)行時(shí)，可能存在一些相互沖突的行為，這些行為會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在運(yùn)行時(shí)效率降低。針對(duì)機(jī)器人協(xié)調(diào)沖突行為的問(wèn)題，提出了一種基于內(nèi)分泌算法的行為調(diào)節(jié)機(jī)制。設(shè)計(jì)了機(jī)器人的三種相互沖突的行為，并通過(guò)建立兩種激素，通過(guò)內(nèi)分泌算法，實(shí)

5、現(xiàn)了對(duì)這三種行為的調(diào)節(jié)。假定了一個(gè)機(jī)器人的運(yùn)行場(chǎng)景，在場(chǎng)景中機(jī)器人需要完成多項(xiàng)任務(wù)，通過(guò)與PBS算法的對(duì)比，表明這種基于內(nèi)分泌算法的行為調(diào)節(jié)機(jī)制具有更高的運(yùn)行效率，和更強(qiáng)的適應(yīng)能力
　　（3）以多機(jī)器人在區(qū)域中共同完成任務(wù)時(shí)的任務(wù)分配問(wèn)題為例，對(duì)多機(jī)器人控制進(jìn)行了研究。針對(duì)多機(jī)器人在區(qū)域中能量消耗與任務(wù)處理速度的關(guān)系，提出一種基于內(nèi)分泌算法的自適應(yīng)任務(wù)分配系統(tǒng)。建立了一個(gè)由一對(duì)促進(jìn)/抑制激素、一種激素和3個(gè)行為控制器的人工內(nèi)分泌系