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多机器人协作技术的研究

作　者: 刘复飞
导　师: 刘祚时
学　校: 江西理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 小型机器人 平行编队 三角形编队
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着计算机网络、计算机通讯等技术的发展,Agent以及MAS的研究成为分布式人工智能研究的一个热点。特别是现实中的系统往往异常复杂、庞大并呈现出分布式特性,单Agent因个体所拥有的知识、计算资源的限制而力不能及,因此对多Agent的研究迅速发展。基于MAS的多机器人系统是多智能体概念在机器人学领域的一个具体应用。本文基于MAS的理论,以小型组机器人为平台研究多机器人系统的协作技术。本文首先讨论多Agent系统的概念、特性、体系结构以及相关技术,并在此基础上研究多机器人系统采用的协作模型和体系结构。接下来介绍了一种典型的多机器人系统,随后以它作为研究平台研究了多机器人编队控制。多机器人的协作控制涉及到信息共享、路径选择以及控制策略等方面的知识,论文综述了目前多机器人队形研究的控制方法,提出了一种保持任意队形的方案:跟随法。并且实现了避碰和跟随的具体算法,通过设置优先级的方法解决了编队中的死锁问题,采用同层切换法解决编队中某些机器人的失效问题。应用通信技术,分析了机器人之间传递状态和控制信息的机理,研究了机器人在行进过程当中的避障问题。利用UYV颜色模型的原理,识别红色障碍物;针对实验用小型移动机器人,分析了机器人走直线的原理,采用参数匹配法对其行走路线进行了矫正,实现行进过程中队形的准确移动。然后根据跟随法用VC++编写了相关程序,使得多机器人按指定队形排列行进,在实验室环境下,进行了三机器人的平行编队、三角形编队的研究。最后总结了全文,同时也指出了多机器人任意队形控制中的几个难点,并展望了这一领域的未来。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章 绪论  7-17
  1.1 引言  7
  1.2 多机器人系统  7-12
    1.2.1 多机器人系统应用  8-9
    1.2.2 多机器人系统的特点与优势  9-10
    1.2.3 多机器人系统的研究的主要内容  10-12
  1.3 多机器人协调与协作研究概述  12-16
    1.3.1 多机器人协调协作的概念  12-13
    1.3.2 多机器人协调协作控制技术研究的基本问题  13-15
    1.3.3 多机器人协调协作控制技术的实现  15
    1.3.4 小结  15-16
  1.4 论文内容与结构  16-17
第二章 基于MAS 的多机器人协作系统  17-27
  2.1 AGENT 相关概念  17-21
    2.1.1 Agent 的概念和特性  17-18
    2.1.2 Agent 的结构及分类  18-21
  2.2 多AGENT 系统(MAS)  21-24
    2.2.1 MAS 概念  21
    2.2.2 MAS 的主要研究内容  21-24
  2.3 基于MAS 的多机器人系统  24-26
    2.3.1 引言  24
    2.3.2 多机器人协调与多机器人协作  24-25
    2.3.3 多机器人协作系统的体系结构  25
    2.3.4 应用领域  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 一种典型多机器人系统的结构设计  27-33
  3.1 引言  27
  3.2 机器人系统运行原理  27
  3.3 机器人硬件系统构成  27-31
    3.3.1 机器人小车  28-29
    3.3.2 视觉子系统构成  29-30
    3.3.3 通讯子系统构成  30-31
  3.4 机器人管理系统  31-32
    3.4.1 策略（知识库）  31
    3.4.2 机器人函数库  31
    3.4.3 命令解释器  31-32
    3.4.4 路径规划器  32
  3.5 小结  32-33
第四章 多机器人编队  33-52
  4.1 引言  33-34
  4.2 多机器人编队原理  34-41
    4.2.1 常见的编队算法  34-35
    4.2.2 一种改进的多机器人任意队形的控制方案  35-41
  4.3 机器人的运动模型与行为分解  41-44
    4.3.1 机器人自由运动模型  41
    4.3.2 向预定目标点运动  41-43
    4.3.3 保持队形数学模型  43-44
    4.3.4 避障行为模型  44
  4.4 基于小型组机器人的三机器人编队  44-46
    4.4.1 编队行为分解  44-45
    4.4.2 异常情况处理  45-46
  4.5 实物验证多机器人编队与避障  46-50
    4.5.1 实验一平行编队实验  46-47
    4.5.2 实验二三角形编队实验  47-50
    4.5.3 小结  50
  4.6 本章小结  50-52
第五章 总结和展望  52-54
  5.1 总结  52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-56
附录编队控制程序  56-65
谢辞  65-66
个人简历  66-67
在读期间发表的学术论文  67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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