多機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)調(diào)與控制研究.pdf

1、多機(jī)器人系統(tǒng)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)協(xié)作的研究己成為機(jī)器人學(xué)研究中一個(gè)充滿活力、具有良好應(yīng)用前景的研究方向。針對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)協(xié)作等基礎(chǔ)理論開(kāi)展研究是一項(xiàng)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義的工作。本文結(jié)合國(guó)家“211”建設(shè)項(xiàng)目“智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)”，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的自主定位、多機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及多機(jī)器人協(xié)調(diào)規(guī)劃等問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 首先，分析了多機(jī)器人協(xié)調(diào)對(duì)機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的混合式體系結(jié)構(gòu)，給出了行

2、為管理、行為進(jìn)程和行為決策的功能和設(shè)計(jì)方法。通過(guò)遺傳模糊控制方法獨(dú)立設(shè)計(jì)每一層行為，行為決策采用狀態(tài)線性調(diào)整的方式，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了該結(jié)構(gòu)相應(yīng)的應(yīng)用軟件。 其次，針對(duì)室內(nèi)環(huán)境下的機(jī)器人定位問(wèn)題，首先介紹了利用編碼器進(jìn)行推算定位的原理和算法，為了解決在長(zhǎng)距離導(dǎo)航時(shí)帶來(lái)的累積誤差，利用超聲波傳感器在機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中與已知路標(biāo)的距離實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的前提下，通過(guò)卡爾曼濾波算法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，修正累積定位的誤差。實(shí)驗(yàn)室

3、開(kāi)發(fā)了全景視覺(jué)系統(tǒng)，利用其視野寬闊的優(yōu)勢(shì)和室內(nèi)環(huán)境的自然特征，實(shí)現(xiàn)了一種適用于室內(nèi)環(huán)境的基于全景視覺(jué)的多路標(biāo)定位方法，給出了基于全景圖像中自然特征的位姿計(jì)算算法。 再次，對(duì)快速模擬退火算法進(jìn)行了改進(jìn)，并將改進(jìn)的快速模擬退火算法與勢(shì)場(chǎng)法相結(jié)合，解決了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下存在局部極小的問(wèn)題。為了避免機(jī)器人之間的碰撞，采用一種新的危險(xiǎn)度評(píng)估方法及危險(xiǎn)度最高的機(jī)器人優(yōu)先考慮的原則，通過(guò)基于規(guī)則的動(dòng)態(tài)規(guī)劃協(xié)調(diào)機(jī)器人之間的行為。提出了基于“注

4、意力”策略的機(jī)器人行為綜合決策方法，從行為角度實(shí)現(xiàn)了多機(jī)器人協(xié)調(diào)。 最后，為適應(yīng)復(fù)雜任務(wù)和環(huán)境，采用馬爾可夫?qū)Σ哒摰姆椒▽?shí)現(xiàn)多機(jī)器人強(qiáng)化學(xué)習(xí)，并結(jié)合MAXQ分層強(qiáng)化學(xué)習(xí)和Multi-agent的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種基于MAXQ的Multi-agent分層強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多機(jī)器人協(xié)調(diào)方法，增強(qiáng)了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下適應(yīng)環(huán)境和自協(xié)調(diào)的能力。此外，在附錄中對(duì)在研究過(guò)程中開(kāi)發(fā)的多機(jī)器人仿真平臺(tái)和移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了各