《基于VXWORKS的智能机器人软件系统支撑平台的研究与实现(模式识别与智能系统专业优秀论文)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于VXWORKS的智能机器人软件系统支撑平台的研究与实现(模式识别与智能系统专业优秀论文)（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京理工大学硕士学位论文基于V x W o r k s 的智能机器人软件系统支撑平台的研究与实现摘要多智能体的概念起源于分布式人工智能，多智能体机器人是多智能体概念在机器人学领域的一个具体应用。本文根据多智能体机器人系统理论，结合教研室的课题履带式自主移动机器人，对基于V x W o r k s 的智能机器人软件系统支撑平台做了初步研究，并部分实现了该平台。本文首先介绍了智能体及多智能体机器人系统的概念，研究了其系统结幸句，提出多层次智能体树结构模型；然后根据该模型，结合嵌入式实时系统和履带式自主移动机器人的分布式硬件系统的特点，研究设计了机器人软件系统支撑平台。该支撑平台位于实时操作系统V
2、x W o r k s 之上，和机器人上层软件系统之下，为上层系统提供了透明、稳定的运行环境和交互接口。支撑平台以操作系统为基础，为上层软件系统提供运行控制、内存管理、安全保障、消息通信、系统调度等服务。此外，支撑平台良好的兼容性保证了上层应用系统的可移植性。文中研究并设计了支撑平台的软件模型，详细讨论了模型中各组成部分的功能与实现。本文最后两章重点讲述了支撑平台的调度策略和通信系统的设计与实现。关键字：智能体多智能体机器人实时操作系统V x W o r k s内存管理机制异常处理机制实时调度消息通信机制A b s ”a c t硕士论文A b s t r a c tT h ec o n c e
3、 p to fM u l t i A g e n tc o m e sf r o mD A I ( D i s t r i b u t e dA r t i f i c i a lI n t e l l i g e n c e ) M u l t i z A g e n tR o b o ti so n eo fi t sa p p l i c a t i o n si nt h ef i e l do fr o b o t i c s T N sp a p e rd o e ss o m er e s e a r c ho nM u l t i A g e n tr o b o tS S P
4、 ( S o f t w a r es y s t e mS u p p o r tP l a o e o 脯) a n dr e a l i z e st h ep l a t f o r mp a r t i a l l NT h ed e s i g no ft h ep l a t f o r mi sb a s e do nM u l t i A g e n ts y s t e mt h e o r ya n do u rl a b sr e s e a r c hp r o j e c t P A M R ( P e d r a i lA u t o n o m o u sM o
5、 b i l eR o b o t ) F i r s t l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec o n c e p to fa g e n ta n dM A R S ( M u l t i - A g e n tR o b o tS y s t e m ) ，a n di n v e s t i g a t e si t ss y s t e ma r c h i t e c t u r em o d e l At r e es t r u c t u r em o d e lo fm u l t i l a y e ra g e
6、n ti sp r o p o s e d T h e n ，C o m b i n i n gw i t ht h i st r e es t r u c t u r em o d e l ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fe m b e d d e ds y s t e ma n dt h ed i s t r i b u t e dh a r d w a r es y s t e mo fP A M R ，S S Pi sd e v e l o p e d T h ep l a t f o r ml o c a t e sb e t w e e nr
7、 e a l - t i m eo p e r a t i n gs y s t e mV x W o r k sa n dr o b o tt o ps o f t w a r es y s t e m I tp r o v i d e st o ps o f t w a r es y s t e mw i t hs t e a d yc r y s t a lm ne n v i r o n m e n ta n di n t e r a c t i o ni n t e r f a c e S S Pp r o v i d e st o ps o f t w a r es y s t e
8、 mw i t hs e r v i c eo fi a nc o n t r o l ，m e m o r ym a n a g e m e n t ，s e c u r i t yg u a r a n t e e ，m e s s a g ec o m m u n i c a t i o n ，s y s t e ms c h e d u l i n ge t c B e s i d e s ，t h ec o m p a t i b i l i t yo ft h i sp l a t f o r me n s u r e st h er e p l a n t a t i o no
9、fa p p l i c a t i o ns y s t e m T h es o f t w a r em o d e lo fS S Pi sd e s i g n e d ，a n dt h ec o m p o n e n t so ft h em o d e la r ed i s c u s s e di nd e t a i li nt h i sp a p e r I nt h el a s tt W Oc h a p t e r s ，m e s s a g ec o m m u n i c a t i o na n ds c h e d u l i n gm e c h
10、a n i s ma r em a i n l yi n v e s t i g a t e d K e y w o r d s ：A g e n tM u l t i - A g e n tR o b o tR e a l - T i m eO p e r a t i n gS y s t e mV x W o r k sm e m o r ym a n a g e m e n tm e c h a n i s me x c e p t i o nh a n d l i n gm e c h a n i s mr e a l - t i m es c h e d u l i n gm e s
11、 s a g ec o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s mn -知识水坝为您整理声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名：盈兰理学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。
12、对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：逸生靼知识水坝为您整理南京理工大学硕士学位论文基于V x W o r k s 的智能机器人软件系统支撑平台的研究与实现l 绪论1 1 引言随着计算机、通讯、电子、控制等技术以及人工智能的飞速发展，机器人的开发与应用得到了不断地提高。机器人的发展经历了以下三个阶段：可编程的示教机器人；带有一定的视觉、触觉，具有定适应能力的机器人；带有多种传感器，具有自适应能力、自学习功能的自主式机器人，即“智能机器人”。智能机器人是多种学科技术的集成，涉及到控制工程、计算机技术、人工智能、传感技术、仿生学和其它一些相关的领域，国内夕 都对智能机器人展开了相关
13、的研究。随着智能机器人技术的发展，人工智能领域的研究重点已经转到多智能体机器人系统的研究上f l 】。众多事实表明，一个相互协调的多机器人系统有着众多优势，同时多机器人系统也存在许多的问题有待研究。进行多机器人系统的研究是机器人技术发展的必然趋势，必将对机器人技术的发展带来划时代的变革【2 】。本文将对基于多智能体的机器人控制器软件支撑平台进行初步研究。1 2 多智能体机器人的研究现状近年来，受分布式人工智能中多智能体系统研究的启发，一些从事机器人学研究的人员将智能体概念应用于机器人系统，其基本思想是依据多智能体的组织特性来控制机器入系统，使系统具有能合作完成人所赋予任务的能力。系统中的每个机
14、器人或功能模块都被视为一个具有智能行为的自主系统( A g e n t ) ，能利用局部信息进行自主规划，并能通过规划推理解决局部冲突实现协作，从而完成与自身相关的局部目标。依据多智能体系统的特性来组织和控制机器人是机器人学研究领域的新课题，具有重要的理论和现实意义。目前多智能体机器人领域的研究内容主要有控制结构( 或体系结构) ，通信和冲突的解决等问题 2J 。除了上述的几个主要问题外，多机器人系统中需要研究的问题还有多机器人系统的学习问题和环境观察问题等。基于多智能体系统理论的研究已进行了多年，许多研究机构都开展了这方面的理论研究，并取得了一定的成果。相关的研究工作包括F u k u d
15、a 研究的C E B O T 系统叭G B e n i 研究的S W A R M 系统”、A C T R E S S N 、G O F E R 7 1 等系统。以上介绍的研究项目多以理论和仿真研究为主，因此，近年来出现的实验系统研究报道颇受关注。M a t a r i c 研究了基于同构机器人A g e n t 间的协作行为，她从硬件上实现了一个由多个机器入A g e n t 组成的机器入团队【8 】，并演示第一章绪论硕士论文了基于多机器人系统的群集、搜寻等群体协作行为。R A r k i n 领导的移动机器人实验窒( M o b i lR o b o t i cL a b o r a t o
16、 r y , G e o r g i ah l s t i t u t eo f T e c h n o l o g y ) 致力于地面无人车辆系统( u G V ，U n m a n n e dG r o u n dv e J l i c l e ) 的研究渺J ，该项目受到美国国防部高级研究计划署( A R P A ) 支持。2 0 0 2 年该项目进行到D e m or n 阶段，其目标是为美国军队研制一队可投入战场使用的无人驾驶侦查车辆【l 。R C A r k i n 的研究小组对基于反应控制的机器人团队( 一组自主车辆) 在动态、危险环境下的协同工作进行了深入研究【1 1 1 ，并且在移动机器入团队导：航、避障、行进编队、搜寻及任务指派等方面取得相应的研究成果 1 2 1 1 1 3 1 1 1 4 ) 【1 5 】【1 6 l 。相关结论在实验室中进行了模拟验证，并进一步在U G V 团队中进行了实验。C T h o r p e领导的研究小组( 隶属于R o b o t i cI n s t
