多机器人群体系统的协调控制研究

摘要

多移动机器人协调控制是当前机器人技术的一个重要研究方向。多移动机器人之间的协调与合作将大大提高机器人行为的智能化程度,完成由单个机器人难以完成的更加复杂的任务。多移动机器人协调技术的研究对加快机器人的实用化进程,具有重要的理论研究意义和实用价值。
　　本文在深入分析多移动机器人系统的发展前景及其研究现状的基础上,借鉴和利用当前人工智能领域的研究成果,并结合实验和仿真,对多移动机器人群体系统的协调控制进行了进一步的研究。课题得到国家自然科学基金(编号:60574088)的资助,主要研究内容为:
　　论文首先对多机器人协调控制国内外的研究现状进行了综述,以及多移动机器人协调控制系统模型,仿真软件以及实验平台等等。
　　其次,对图论以及人工势场法相关内容进行了概述。文中研究了基于图论和势场的多移动机器人的协调控制,对算法做出了一些改进,将势场法和领航机制运用到群集运动控制算法中,使多机器人在群集运动时能形成预定的队形,同时具有较好的稳定性,并在仿真平台下进行了验证。
　　然后,文中研究了多移动机器人在障碍物存在环境中的避碰和避障问题。并且研究了一类基于领航机制的多移动机器人群集运动势场法联合避障策略,使移动机器人群体系统在障碍物环境下具有良好的避障功能。
　　最后,利用仿真平台MuRos对上述算法和策略进行了仿真。仿真结果和分析证明了使用的原理和算法的有效性和正确性。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 多移动机器人控制系统研究的主要内容

1.3 论文的背景及主要内容

2 多移动机器人协调控制系统结构

2.1 引言

2.2 移动智能机器人的内部结构

2.3 多机器人协调控制结构

2.4 基于Agent通信机制的多移动机器人运动协调系统

2.5 机器人运动模型

2.6 MuRos多移动机器人仿真平台

2.7 多移动机器人协调控制系统实验平台

2.8 本章小结

3 基于势场和领航机制的多移动机器人运动协调

3.1 引言

3.2 基于Agent的群体系统一般模型

3.3 基于Leader领航机制的群集运动

3.4 势场函数及参数选取

3.5 群集运动中的容错分析

3.6 MuRos仿真及群集运动性能分析

3.7 本章小结

4 多移动机器人协调运动中的避碰与避障

4.1 引言

4.2 分散避障和联合避障

4.3 基于势场法的基本理论及势函数选取

4.4 多移动机器人运动中的避碰

4.5 多移动机器人群集运动中的势场法联合避障

4.6 多移动机器人避障算法及仿真

4.7 本章小结

5 全文工作总结与展望

5.1 全文总结

5.2 问题与展望

致谢

参考文献