多機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作控制算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、多機(jī)器人協(xié)作與控制研究的基本思想前提就是將多機(jī)器人系統(tǒng)看作是一個(gè)群體或一個(gè)社會(huì)，從組織和系統(tǒng)的角度研究多個(gè)機(jī)器人之間的協(xié)作機(jī)制，從而充分發(fā)揮多機(jī)器人系統(tǒng)各種內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)。 本文將多機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作控制分為：全局任務(wù)分配，局部協(xié)調(diào)策略，底層運(yùn)動(dòng)控制三個(gè)由高到低的層面，其中：全局任務(wù)分配規(guī)定了整個(gè)系統(tǒng)的工作模式，制定了全局任務(wù)執(zhí)行方式的框架；局部協(xié)調(diào)策略則是遵循整體框架的前提下，有效組織多個(gè)機(jī)器人合作，使得某個(gè)任務(wù)的執(zhí)行變得科學(xué)、有效

2、；底層運(yùn)動(dòng)控制則是運(yùn)用控制理論的成果合理驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，它決定了上層策略能否最終得以實(shí)現(xiàn)。這三者分別起到了：統(tǒng)領(lǐng)全局，承上啟下和功能實(shí)現(xiàn)的作用，他們相互影響，相互制約，也因此成為了貫穿本文對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)作控制問題研究的主線。本文分別針對(duì)這三個(gè)方面，進(jìn)行相關(guān)的理論研究、解決方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)分析，主要包括以下內(nèi)容： 首先，研究了多機(jī)器人協(xié)作搜集、搬箱子問題。介紹了任務(wù)分配的方法和任務(wù)的類型，建立了用混雜自動(dòng)機(jī)模型描述的基于動(dòng)態(tài)角色分配的

3、任務(wù)分配機(jī)制，借鑒了蟻群算法的任務(wù)分配方法，進(jìn)行了大量的仿真，統(tǒng)計(jì)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析比較了不同的任務(wù)分配策略的優(yōu)劣特性。 其次，研究了機(jī)器人圍捕問題。調(diào)研分析了Q學(xué)習(xí)作為解決圍捕問題的理論依據(jù)的可行性。獨(dú)創(chuàng)性的以圍捕隊(duì)形作為學(xué)習(xí)狀態(tài)的劃分依據(jù)，并依其優(yōu)劣特性表現(xiàn)出的數(shù)學(xué)規(guī)律，設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)函數(shù)。最終通過仿真驗(yàn)證其有效性。 再次，研究了移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)航.跟隨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制問題。研習(xí)了精確線性化的理論知識(shí)，對(duì)非完整約束的跟隨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)