未知环境下的多机器人协调合作的研究

摘要

论文主要基于多机器人系统的体系结构,从通信与协商、建模与规划、避碰等入手,研究在未知环境下多机器人系统的冲突消解策略及协调探测环境的方法。首先,提出了混合型控制体系结构,并详细阐述了基于显式通信和多级黑板结构相结合的协调机制,解决了机器人之间的通信及信息共享问题,增强了系统间的异步通信,提高了任务完成的效率。同时,采用逐级消解算法解决了环境中由于资源共享引起的碰撞问题,通过仿真实验证明了算法的可行性及高效性;最后,将协调思想引入探测环境中,全面遍历环境并最小化探测时间,减少了重复探测的机会和次数，通过实验数据证明了协调机制系统的优越性。

目录

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第一章 引言

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究发展状况

1.3 多移动机器人系统的关键技术

1.4 本文研究的主要内容

第二章 移动机器人的体系结构

2.1 反应式/推理式多机器人系统

2.1.1 反应式

2.1.2 推理式

2.2 多移动机器人体系结构的进化

2.2.1 集中式

2.2.2 递阶式

2.2.3 分布式

2.2.4 混合结构

2.3 改进的混合型体系结构

2.4 单机器人的体系结构

2.4.1 基于推理的体系结构

2.4.2 基于行为的体系结构

2.4.3 混合结构

2.5 树级体系结构/递阶式体系结构

2.5.1 控制机器人的体系结构

2.5.2 执行机器人的体系结构

2.6 本章小结

第三章 多机器人的协调合作技术

3.1 多机器人的协调合作

3.1.1 多机器人协调与合作的概念及关系

3.1.2 多机器人协调合作的主要研究方法

3.1.3 多机器人协调合作的一些知名模型

3.2 本文的多机器人协调机制

3.2.1 显式通信

3.2.2 黑板结构

3.2.3 基于显式通信和多级黑板结构相结合的协调机制

3.3 任务分配及执行的时序图

3.4 本章小结

第四章 多机器人运动的冲突消解

4.1 冲突消解概述

4.1.1 交通规则法

4.1.2 速率调整法

4.1.3 优先级法

4.2 问题的描述

4.2.1 环境的描述

4.2.2 机器人的描述

4.2.3 任务的描述

4.3 冲突消解的算法

4.3.1 逐级消解算法

4.3.2 仿真实验及结果分析

4.4 本章小结

第五章 基于概率值的多机器人协调探测

5.1 多机器人系统的环境探测概述

5.2 多机器人合作探测的概率值研究

5.2.1 局部网格地图的合并

5.2.2 机器人目标点的选取

5.3 机器人的目标点选择算法

5.4 仿真实验

5.5 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢

在学位期间发表的论文和参加科研情况