基于运动描述语言的机器人网络控制

摘要

机器人的网络控制策略目前有两类典型控制策略:直接控制策略和协作式控制策略。这两类控制策略都存在着明显的不足:直接控制策略对网络带宽需求很大，造成网络资源的浪费;协作式控制策略对机器人系统的自主能力依赖性太高，并且降低了系统的灵活性，另外，协作式控制策略无法论证控制策略的最优性和合理性。
　　针对上述问题，本文介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法。运动描述语言具有描述机器人系统与环境动态交互的能力。运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用，而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性。MDL还能够把机器人的控制问题提高到符号层次。它能够实现系统中计算、通信等资源的合理划分。它的基本思想是在不同的时间段内为机器人系统指定不同的控制模式。本文通过研究网络延时的特点，在分析互联网数据传输特征的基础上建立适应互联网工作环境的MDL模型。利用该方法实现了具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定，仿真结果验证了该方法的可行性。在随机具有延时的网络环境下将基于运动描述语言的控制方法和传统的直接控制方法进行了比较，结果表明在随机时延情况下MDL控制方法保证系统稳定性的能力。基于MDL的机器人网络控制系统的研究不仅促进了MDL理论的发展，也为基于网络的机器人控制系统的研究提供了一种新颖的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究现状与发展动态

1．1．1 国内外研究现状

1．1．2 发展动态

1．2 本项目的研究意义

1．3 本文总体思路

1．4 本课题的研究内容

1．5 可行性分析

1．6 论文章节安排

第2章 机器人的网络控制

2．1 引言

2．2 网络控制系统

2．2．1 网络控制系统的定义

2．2．2 网络控制系统的特点

2．2．3 网络控制系统的驱动方式

2．3 机器人的网络控制方式

2．3．1 直接控制方法

2．3．2 协作式控制方法

2．4 网络控制的影响因素

2．5 网络时延

2．5．1 网络时延的组成

2．5．2 时间延迟产生的原因

2．5．3 网络时延的特点

2．5．4 网络延时的影响

2．5．5 时间延迟的测试

2．6 网络延时的测试

2．7 本章小结

第3章 基于运动描述语言的轮式移动机器人控制

3．1 引言

3．2 机器人系统的混杂控制方法

3．2．1 混杂控制系统

3．2．2 机器人控制系统的混杂模型

3．3 轮式机器人的运动学模型

3．4 基于运动描述语言的控制方法

3．4．1 运动描述语言

3．4．2 运动状态机

3．4．3 基于运动描述语言的机器人控制

3．5 基于运动描述语言的轮式移动机器人位姿镇定方法

3．5．1 实现机器人位姿镇定所需要的运动基元

3．5．2 中断函数的定义

3．5．3 实现机器人位姿镇定的运动描述语言模型

3．5．4 基于运动描述语言的机器人位姿镇定

3．6 实验与仿真

3．7 本章小结

第4章 网络环境下轮式移动机器人的控制

4．1 引言

4．2 在互联网环境下基于运动描述语言的机器人控制系统的框架

4．3 机器人网络控制系统的运动基元

4．4 基于MDL框架的轮式移动机器人网络控制的实现

4．5 实验与仿真

4．6 本章小结

第5章 结论和展望

参考文献

致谢