多机器人系统编队的通信及控制

摘要

近年来，无线传感器网络技术和机器人技术的应用越来越广泛，单一的个体已渐渐无法适应某些特殊环境的需求。为了提高机器人的工作能力，满足一些特殊要求，对多机器人系统编队协作的研究显得尤为重要。本文针对无线传感器网络支持下的多机器人系统的通信及编队控制问题展开研究，这对多机器人进行协同合作，提高工作效率具有重大意义。
　　首先，研究基于无线传感器网络的全方位移动平台的搭建。研究全向轮机构的可用性、效率性和磨损性，分析轮系排布与系统自由度的关系，列出可用的轮系排布情况图。研究移动平台的总体方案设计，设计了主控模块、电源模块、驱动模块、定位模块和通信模块并且完成了移动平台样机的搭建。
　　其次，研究移动机器人的定位方法及其通信网络的搭建。通过分析各类定位技术的优劣，选择基于RSSI的无线定位方法。针对常用无线通信技术的应用领域及突出优势等特性进行比较，综合之后决定选用基于ZigBee技术建立无线通信网络。为完成多机器人系统的编队控制提供良好的技术支持平台。
　　此外，研究多机器人系统的编队控制算法。分析群体机器人系统的体系结构及参考点的选择情况；通过对现有的传统编队控制方法进行研究，基于本文所研究的编队任务，针对任务执行行为、队形保持行为和安全运行行为提出了基于行为的融合编队控算法。
　　最后，研究编队控制算法的仿真以及基于全方位移动平台的物理实验。基于MATLAB软件进行编队任务中各个行为的仿真；基于全方位移动平台进行编队的物理实验。在Z-Stack协议中嵌入其编队控制算法，与此同时建立起ZigBee网络进行通信，对系统分别进行基本队形的编队实验和避障实验。经过计算得到队形保持率和队形调整率等编队性能参数，验证了编队算法的有效性。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和现实意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容

1.4 本章小结

第2章 全方位移动平台的搭建

2.1 全向轮简介及其结构分析

2.2 全方位移动平台总体方案设计

2.3 控制系统硬件设计

2.4 本章小结

第3章 移动机器人通信及定位系统

3.1 ZigBee简介

3.2 ZigBee协议栈

3.3 ZigBee网络

3.4 移动机器人的定位

3.5 小结

第4章 多机器人系统编队控制

4.1 移动机器人编队简介

4.2编队控制方法

4.3基于行为的融合编队算法

4.4 移动机器人的编队过程

4.5 本章小结

第5章 仿真与实验分析

5.1 编队算法仿真分析

5.2 移动机器人编队实验

5.3 编队避障实验

5.4实验结果分析

5.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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