基于行为的多机器人追捕问题研究

摘要

本文主要研究了未知环境下的多机器人追捕问题。文章首先综述了追捕问题的国内外研究情况，介绍了基于行为的机器人控制结构的一般概念。接着，对本文要研究的追捕问题进行了描述，介绍了包围位置和对位置的分配，同时，介绍了追捕问题的环境建模，根据已有的环境建模方法，本文采用了栅格的方法构建环境模型，并提出基于颜色的障碍物检测方法来检测未知环境中存在的静态障碍物，并对障碍物所属区域进行划分，以利于运动规划。然后，针对追捕问题中的运动规划，机器人之间采用分布式的规划方法，单机器人采用基于行为的包容式控制结构。在行为决策中，机器人根据环境信息和自身状态，采用高层行为抑制低层行为的方式激活相应的行为。最后，开发了多机器人追捕问题仿真平台，并利用该平台进行追捕问题的仿真实验，用来验证所提出的算法和模型的可行性和正确性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2追捕问题研究的目的和意义

1.3追捕问题的研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4基于行为的机器人控制

1.5研究内容及章节安排

第2章追捕问题的环境建模

2.1引言

2.2问题描述

2.2.1形式化描述

2.2.2包围位置的生成

2.2.3位置分配

2.3环境建模

2.3.1 C-空间法

2.3.2多路径点链接图法

2.3.3拓扑图表示

2.3.4栅格法

2.4障碍物的检测

2.4.1基于颜色的检测方法

2.4.2障碍物区域的生成

2.5本章小结

第3章基于行为的多机器人运动规划

3.1引言

3.2机器人的控制结构

3.2.1包容式结构

3.2.2反应式控制结构

3.2.3行为设计

3.3奔向目标

3.3.1算法描述

3.3.2仿真实验

3.4避开静态障碍物

3.4.1检测到单个障碍物的避障算法

3.4.2检测到多个障碍物的避障方法

3.5避让队友机器人

3.5.1无通讯的避让方法

3.5.2基于通讯的避让方法

3.6行为决策

3.7本章小结

第4章机器人追捕问题仿真系统与实验

4.1引言

4.2仿真系统的设计

4.2.1总体设计

4.2.2追捕者的设计

4.2.3猎物的设计

4.2.4仿真系统的软件结构

4.2.5仿真系统

4.3仿真实验的相关知识

4.3.1追捕任务描述

4.3.2机器人的运动计算

4.3.3机器人与静态障碍物的碰撞检测实现

4.3.4机器人与队友机器人的冲突检测实现

4.4仿真实验演示系统

4.4.1追捕单个静止猎物仿真实验

4.4.2追捕单个随机逃避猎物仿真实验

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢