多智能體協(xié)作的移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、應(yīng)用于RoboCup 中型組足球機(jī)器人技術(shù)的研究涉及機(jī)器人的平臺(tái)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制、自定位、路徑規(guī)劃、多智能體合作、動(dòng)態(tài)環(huán)境的學(xué)習(xí)、多機(jī)器人系統(tǒng)中的自主合作行為、分布式傳感器融合等方面，已成為人工智能領(lǐng)域和機(jī)器人領(lǐng)域的熱門(mén)研究課題。 本文首先結(jié)合了世界上技術(shù)比較先進(jìn)的足球機(jī)器人隊(duì)的系統(tǒng)構(gòu)架、控制方案，提出了一個(gè)比較合理的機(jī)器人自身以及多機(jī)器人系統(tǒng)的功能構(gòu)架，并對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。對(duì)于單個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)而言，本文劃分為四個(gè)較大

2、的功能模塊：信息傳感系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)以及外部通信系統(tǒng)。并且本文規(guī)范了通信傳感系統(tǒng)和主控系統(tǒng)之間，以及硬件系統(tǒng)和主控系統(tǒng)之間的通信協(xié)議。 本文也給出了該多智能體的控制系統(tǒng)構(gòu)架在OMRON 表演機(jī)器人上的應(yīng)用。對(duì)于機(jī)器人的控制，從控制行為策略的產(chǎn)生到機(jī)器人執(zhí)行器的執(zhí)行，其中必須經(jīng)過(guò)路徑規(guī)劃這一過(guò)程。本文分析了路徑規(guī)劃的常用算法，并著重討論了傳統(tǒng)以及一些改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的優(yōu)點(diǎn)及缺陷。針對(duì)機(jī)器人足球比賽這種對(duì)抗性、實(shí)時(shí)性的環(huán)境，

3、提出了一種基于相對(duì)威脅系數(shù)的改進(jìn)型人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。該方法將機(jī)器人、障礙物、和球的速度，以及障礙物和機(jī)器人之間的相對(duì)速度矢量引入人工場(chǎng)法中。而機(jī)器人威脅系數(shù)由障礙物和球相對(duì)于機(jī)器人的位置和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)決定。 最后，本文采用了相應(yīng)的仿真程序來(lái)驗(yàn)證該方法的可行性。而在實(shí)際的機(jī)器人系統(tǒng)上也得到了基本的驗(yàn)證。對(duì)于多機(jī)器人系統(tǒng)，其之間的合作主要體現(xiàn)在各機(jī)器人的信息的交互和命令的傳達(dá)。因此多機(jī)器人系統(tǒng)的通信系統(tǒng)對(duì)于多機(jī)器人或多智

4、能體的分布式控制、協(xié)作是及其關(guān)鍵的。 本文提出了一種基于智能體的通信系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，將該通信系統(tǒng)看作一個(gè)能自主連接，自主控制的智能體。對(duì)該通信平臺(tái)的硬件、通信內(nèi)容以及協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。本文為多機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作問(wèn)題求解和信息共享提供一套可操作的通信協(xié)議。該協(xié)議通過(guò)“隊(duì)長(zhǎng)ID 機(jī)制”和“應(yīng)答機(jī)制”，實(shí)現(xiàn)了隊(duì)長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變更，并可保證可靠的信息交互。并且應(yīng)用該通信系統(tǒng)，對(duì)多機(jī)器人控制系統(tǒng)中單個(gè)機(jī)器人異常的檢測(cè)以及系統(tǒng)小隊(duì)的組織和協(xié)調(diào)作