基于MAS的多机器人体系结构与协作机制的研究

摘要

随着计算机技术、超大规模集成电路、控制理论、人工智能、传感器技术等的不断成熟和发展，由多学科交叉而形成的多机器人学研究也进入一个崭新的阶段。由于Agent理论的出现和发展，多Agent系统(MAS)研究已经成为分布式人工智能研究的一个重要部分。目前，多机器人系统的研究已经受到国内外研究机构和产业界的重视，基于MAS理论的机器人群体协作研究也已经成为多机器人系统研究的一个热点。 本课题是结合中北大学自然基金项目“基于MAS的足球机器人路径规划的研究”进行。在MAS理论的基础上，主要研究了大规模机器人群的系统体系结构以及协作机制，并将其应用于机器人足球比赛。 本论文首先对当前多移动机器人的基本理论和应用问题进行了深入地分析和总结。并在MAS理论基础上，深入研究和分析了多机器人系统的系统体系机构和协调协作机制。 其次，针对大中型规模机器人群体，本文建立了一种分层式的组织形式和控制结构，同时在深入研究合同网协作机制和熟人协作机制的基础上，提出了一种适应该分层式建模的合同网能力协作机制，并对该协作机制进行了举例和理论分析。 最后，通过在IR-SDS智能机器人系统平台上建立具体的模型结构，并进行仿真实验，实验数据证明了该体系结构与合同网能力协作机制应用于大中型机器人系统中的优越性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2多机器人系统

1.2.1多机器人系统的特点与优势

1.2.2多机器人系统的主要研究内容

1.2.3多机器人系统的研究现状

1.2.4分析总结以及问题的提出

1.3 MAS理论与MARS简介

1.3.1 Agent与MAS理论

1.3.2 MARS

1.3.3研究背景与现存问题

1.4研究内容及意义

1.4.1.研究内容

1.4.2研究意义

1.5论文的章节安排

1.6本章小结

2 MAS基本理论

2.1引言

2.2 Agent的模型结构

2.2.1 Agent的概念

2.2.2 Agent的特征

2.2.3 Agent的结构及分类

2.3基于MAS的多机器人群体的体系结构的研究

2.4基于MAS的多机器人的协调与协作

2.4.1 MAS协调和协作的概念及关系

2.4.2协调与协作的研究方法

2.4.3MAS协调与协作的方法

2.5 MAS的通信

2.5.1 MAS的通信方式

2.5.2Agent通信语言

2.5.3通信协议与通信框架

2.6本章小结

3基于MAS的多机器人系统的研究

3.1引言

3.2机器人AGENT模型

3.2.1机器人Agent的任务模型

3.2.2机器人Agent的结构模型

3.3基于MAS的大中型多机器人体系结构建模

3.3.1分层式的面向多机器人系统任务级协作的机器人组织模型

3.3.2分层式的面向多机器人系统任务级协作的机器人控制模型

3.4基于MAS的多机器人系统的协调协作机制

3.4.1任务级协作机制

3.4.2合同网能力协作机制

3.5系统通信问题和学习问题

3.6本章小结

4 IR-SDS系统平台上协作机制的研究及应用

4.1任务描述

4.1.1任务的定义

4.1.2移动机器人介绍

4.1.3关键问题

4.1.4 IR-SDS系统概况及分析

4.2构建IR-SDS实验系统协作结构图

4.3仿真实验与分析

4.3.1实验举例

4.3.2实验结果及分析

4.4本章小节

5总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果

致谢