異構(gòu)多機器人系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)研究.pdf

1、隨著機器人技術(shù)的發(fā)展和能力的不斷提高,機器人應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域,特別是一些枯燥的、危險的、骯臟的或人類無法進入的特殊場合,滿足核泄漏檢測、火星探險,礦井作業(yè)及軍事反恐等應(yīng)用需求。
　　 多機器人系統(tǒng)在功能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)對復(fù)雜,未知、危險環(huán)境和任務(wù)等方面明顯優(yōu)于單智能機器人,但同時由于其復(fù)雜性、動態(tài)性、時變性及耦合性的增加也給設(shè)計和分析帶來一些問題,因此多機器人的相互協(xié)調(diào)和協(xié)作顯得至關(guān)重要。
　　 針對異構(gòu)多機器人系統(tǒng)的協(xié)同技

2、術(shù)的研究問題,本文的主要工作主要集中在以下五個方面:
　　 第一,多機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究。對多機器人系統(tǒng)的任務(wù)分配、基于網(wǎng)絡(luò)的多機器人協(xié)作、演化發(fā)育機器人方法論、機器人基礎(chǔ)軟件平臺進行了闡述,對多機器人系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用作了調(diào)研和分析,特別是對本文涉及的具體內(nèi)容、研究現(xiàn)狀、應(yīng)用情況、未來發(fā)展規(guī)劃和熱點問題做了重點論述。
　　 第二,時空受限的復(fù)雜環(huán)境中機器人協(xié)同技術(shù)研究。提出了動態(tài)熟人網(wǎng)絡(luò)以便維護機器人間

3、的關(guān)聯(lián)關(guān)系,機器人間的熟悉度將用于任務(wù)的間接代價估計及竟標;采用時間約束的與或任務(wù)樹對復(fù)雜任務(wù)進行建模,同時引入相應(yīng)的任務(wù)代價評估方法;為支持該類型任務(wù)樹及直接/間接任務(wù)竟拍,本文采用一種增強的拍賣定錘決標方法。在面向災(zāi)害應(yīng)急的一系列仿真及實物實驗中,設(shè)定不同參數(shù)以評估與比較系統(tǒng)性能.
　　 第三,機器人協(xié)作行為的自主演化技術(shù)研究。采用人工演化技術(shù)合成物理異構(gòu)多機器人系統(tǒng)的控制器,使個體問表現(xiàn)出協(xié)作行為;研究在沒有人類干預(yù)的情況

4、下,具有不同能力的機器人演化出適應(yīng)各自能力的控制策略,使協(xié)作行為效率最大化。在仿真實驗中,比較了有協(xié)作與無協(xié)作之間的系統(tǒng)性能,研究了虛擬抓手對演化收斂速度的影響,分析了子種群代表挑選方法及采用共享或獨立適應(yīng)度函數(shù)對協(xié)作行為合成的影響。
　　 第四,基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)機器人系統(tǒng)的普適協(xié)作技術(shù)研究。首先引入語義地圖和服務(wù)抽象與定義的基本概念;其次,為自動生成可行的服務(wù)構(gòu)造以便執(zhí)行具體不同任務(wù),提出了服務(wù)的構(gòu)造與重構(gòu)算法;再次,提出服務(wù)推

5、理與使能過程解決服務(wù)不可用問題;為方便服務(wù)構(gòu)造的選擇,提出了服務(wù)構(gòu)造的代價評估函數(shù)。在實物及仿真環(huán)境中采用不同的參數(shù)設(shè)置,對服務(wù)框架進行了測試評估。
　　 最后,智能微小型地面機器人群體協(xié)同系統(tǒng)研究.以特種作業(yè)任務(wù)為背景,大規(guī)模的智能機器人組成的、通過無線組網(wǎng)技術(shù)連接的、具有一定作業(yè)功能的地面機器人群體協(xié)同系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)和協(xié)作完成單機器人無法滿足或難以完成的全天候大范圍作業(yè)任務(wù)。提出了作業(yè)任務(wù)的目標導(dǎo)向的估價機制及快速代價評估方法