基于多Agent系统的自主机器人控制软件开发框架

摘要

由于自主机器人开放动态的工作环境、复杂的硬件系统与多样的机器人任务，导致自主机器人控制软件的开发面临着一系列的挑战。本文针对传统机器人控制软件开发方法存在难以表达机器人自主、软件安全性低、开发效率低与可重用率低等弊端，提出基于多 Agent系统的自主机器人控制软件开发框架 ARSF与基于行为检测的自主机器人安全保护方法。ARSF采用分层式结构包含自主决策层、功能代理层和控制执行层。本文基于多Agent系统开发框架JADE和ROS机器人操作系统分层实现框架 ARSF并统一部署。基于行为检测的自主机器人软件安全保护方法主要是针对机器人软件中可能会存在硬件超限、失去平衡和碰撞冲突三类可能导致机器人损坏的非安全行为，进行安全检测。本文基于NAO机器人开展了相关实验并分别对实验结果进行对比分析。实验结果表明基于多 Agent系统的自主机器人控制软件开发框架具有易于表达自主、开发效率高、可重用率高与自主机器人软件逻辑结构简单等特点和基于行为检测的机器人软件安全保护方法可以有效检测出危害机器人安全的行为并及时做出相应动作补偿。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状与分析

1.3 论文研究内容及成果

1.4 论文组织结构

第二章 相关工作

2.1 自主机器人特点

2.2 自主机器人控制软件

2.3 多Agent系统

2.4 机器人操作系统ROS

2.5 本章总结

第三章 基于多Agent系统的自主机器人软件开发框架

3.1 基于多Agent系统的自主机器人软件模型

3.2 自主机器人软件开发框架的设计

3.3 自主机器人软件开发框架的实现

3.4 本章总结

第四章 自主机器人软件安全保护方法

4.1 自主机器人软件的安全问题定义

4.2 机器人行为建模与安全检测

4.3 机器人软件安全保护方法的实现

4.4 本章总结

第五章 实验与结果分析

5.1 实验一：自主机器人软件开发框架实验

5.2 实验二：自主机器人软件安全性实验

5.3 本章总结

结 束 语

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果