多水下機(jī)器人系統(tǒng)合作與協(xié)調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、水下機(jī)器人是人類認(rèn)識(shí)海洋、開發(fā)利用海洋的主要手段之一。多水下機(jī)器人系統(tǒng)是水下機(jī)器人研究的重要組成部分，具有重要的研究意義和使用價(jià)值。 本文綜述了多機(jī)器人系統(tǒng)、多水下機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，全面地總結(jié)了多水下機(jī)器人系統(tǒng)研究的關(guān)鍵技術(shù)、主要研究結(jié)果和存在的問題。 針對(duì)復(fù)雜的海洋環(huán)境，提出多水下機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出一種適用于多水下機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分別給出了系統(tǒng)中通信控制有效和通信控制失敗時(shí)的控制方法。 多

2、機(jī)器人協(xié)調(diào)與協(xié)作機(jī)制與系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)組織與自組織依賴于不同的協(xié)調(diào)與協(xié)作機(jī)制，同時(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也限制著協(xié)調(diào)與協(xié)作機(jī)制的選擇。以多水下機(jī)器人編隊(duì)為應(yīng)用背景，對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與協(xié)作機(jī)制進(jìn)行深入研究。給出編隊(duì)中單個(gè)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方法；針對(duì)隊(duì)形形成問題，提出基于行為效用理論的編隊(duì)協(xié)調(diào)方法，以解決多機(jī)器人多目標(biāo)點(diǎn)決策問題；針對(duì)隊(duì)形保持問題，提出用于規(guī)劃及控制多個(gè)水下機(jī)器人在動(dòng)態(tài)環(huán)境中編隊(duì)控制的一種有效機(jī)制，給出了編隊(duì)規(guī)劃協(xié)調(diào)算

3、法、環(huán)境探索及路徑獲取和軌跡生成的方法，計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了編隊(duì)控制的有效性和可行性。 討論了多水下機(jī)器人系統(tǒng)編隊(duì)時(shí)通信的應(yīng)用及面臨的困難。建立了多水下機(jī)器人通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中通信協(xié)議的媒介訪問控制層(MAC層)協(xié)議，與基于競(jìng)爭(zhēng)的Simple協(xié)議相對(duì)比，提高了水下通信的吞吐量和通信效率。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的新協(xié)議在一定使用范圍內(nèi)具有更好的性能。 以水下機(jī)器人試驗(yàn)樣機(jī)和移動(dòng)機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分別進(jìn)行了兩機(jī)器人跟隨實(shí)驗(yàn)、