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基于MAS的多机器人系统及关键技术研究

作　者: 胡文
导　师: 王强
学　校: 西华大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 智能体多机器人运动规划类人型机器人
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
引　用: 1次
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内容摘要

随着科技的发展,单个机器人越来越难以实现社会发展的需求。而设计一个高度复杂、高度智能化的单个机器人的成本很高,而且技术要求也很高。相比之下,由多个相对简单的机器人组成多机器人系统则具有设计周期短、实现方便、任务执行效率高等优点,而且随着智能化水平的提高,智能机器人已成为当前和今后机器人发展的潮流。本文就是在Agent理论的出现和广泛应用的前提下,多Agent系统(MAS)研究逐渐成为分布式人工智能研究的一个重要组成部分的情况下,对基于MAS理论的多机器人系统及关键技术进行了深入研究。本文首先介绍了多机器人系统研究的目的、意义、国内外研究现状和主要的研究内容。之后,详细介绍了基于MAS的多机器人系统的构成及相关研究内容。然后,详细研究了多机器人的运动规划,并且采用了将基于行为的避碰规划和人工势场法相结合的方法,针对人工势场法可能出现局部极小的情况,采用follow_wall行为规划,而且针对多机器人之间可能存在的碰撞冲突,由日常生活中的规律,引入了交通规划法和改变速率法来有效地解决多机器人的碰撞冲突。第四章通过多机器人的队形研究,先设计了队形行为库,再由经验产生各行为控制参数,最后由这些行为进行加权求和,得到最后的行为结果。第五章则通过类人机器人ROBONOVA-I型机器人组成的FIRA 3vs3类人型机器人足球为平台,通过设计该平台的决策子系统,以及一般球员、守门员的算法设计,通过实验和实际比赛的结果显示,本章设计的系统是有效的。随着科技的发展,机器人技术的日趋成熟,机器人逐渐向高智能、类人型、多机器人系统方向发展。本文就是在这样的背景下,做了部分的工作。因此多个类人型的机器人通过自主地完成机器人足球比赛,是今后机器人发展的重点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 多机器人研究的目的和意义  10
  1.3 多机器人系统研究的国内外现状  10-12
    1.3.1 国外研究现状  10-11
    1.3.2 国内研究现状  11-12
  1.4 多机器人研究的相关内容  12-15
    1.4.1 Agent 与MAS 理论  12
    1.4.2 多机器人系统的特点  12-13
    1.4.3 多机器人系统研究的主要问题  13-15
  1.5 本文的主要研究内容  15-17
2 基于MAS 的多机器人系统  17-30
  2.1 Agent 的定义  17-19
  2.2 Agent 的分类  19-24
    2.2.1 按功能分类  19-20
    2.2.2 按属性分类  20-23
    2.2.3 其他的特殊Agent  23-24
  2.3 多智能体系统MAS  24-26
  2.4 基于MAS 的多机器人的协调与协作  26-28
    2.4.1 MAS 协调与协作的概念  26-27
    2.4.2 MAS 协调与协作的方法  27-28
  2.5 MAS 的通信  28-29
    2.5.1 MAS 的通信方式  28
    2.5.2 Agent 通信语言  28-29
    2.5.3 通信协议与通信框架  29
  2.6 本章小结  29-30
3 多机器人的运动规划  30-47
  3.1 机器人路径规划  30-33
    3.1.1 全局路径规划  31
    3.1.2 局部路径规划  31-32
    3.1.3 当前路径规划中存在的问题  32-33
  3.2 基于行为的避碰规划  33-44
    3.2.1 avoid_obstacle 行为研究  35-39
    3.2.2 follow_wall 行为设计  39-44
  3.3 多机器人系统冲突的解决策略  44-46
    3.3.1 交通规则法  44-45
    3.3.2 改变速率法  45-46
  3.4 本章小结  46-47
4 多机器人的队形研究  47-65
  4.1 引言  47
  4.2 多机器人的队形形成问题  47-49
    4.2.1 典型的多机器人系统队形  47-48
    4.2.2 多机器人的队形形成研究  48-49
  4.3 多机器人的队形控制问题  49-51
  4.4 多机器人的队形控制模型  51-52
  4.5 多机器人的队形行为实现  52-61
    4.5.1 多机器人的队形行为库  52-56
    4.5.2 行为参数产生函数模块  56-58
    4.5.3 决策模块  58-60
    4.5.4 多机器人的队形协调  60-61
  4.6 多机器人的队形仿真研究  61-64
  4.7 本章小结  64-65
5 类人型多机器人行为决策研究  65-82
  5.1 引言  65-68
    5.1.1 ROBONOVA-I 型机器人概述  65-66
    5.1.2 ROBONOVA-I 型机器人的控制器  66-67
    5.1.3 ROBONOVA-I 型机器人的基本动作  67-68
  5.2 决策子系统的设计  68-75
    5.2.1 决策子系统设计的目标  68
    5.2.2 决策子系统的决策框架  68-70
    5.2.3 决策子系统的位置校正  70-75
  5.3 机器人的算法设计  75-78
    5.3.1 一般队员的算法设计  75-77
    5.3.2 守门员的算法设计  77-78
  5.4 实验检验  78-81
    5.4.1 射门实验  78-80
    5.4.2 FIRA 3vs3 类人型半自主机器人足球比赛  80-81
  5.5 本章小结  81-82
结论  82-83
参考文献  83-85
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  85-86
致谢  86-87

基于MAS的多机器人系统及关键技术研究

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