《多移动机器人围捕算法的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多移动机器人围捕算法的研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、东科技人学俩l 学位论文 摘要多机器人1 办作可以完成单个机器人无法完成的工作，因此对于它的研究正受到越来越多的关注。本文以山东科技大学机器人实验室的四台移动机器人为平台，并基于多智能体理论，首先利用V C 6 0 开发工具设计了基于T C P I P 协议的多智能体通讯网络，实现了一个多智能体系统的研究平台，并通过单体机器人基本运动实验和两机器人协作搬箱实验，对机器人本体及其装配传感器的性能进行了分析，并验证了网络通讯的可靠性。接下来研究了多机器人编队控制，利用矢量分析法，以P 2 一D X 为研究对象对单体机器人的运动、及多机器人编队运动分解进行了研究。并在实验室环境下，进行了三机器人的平
2、行编队、三角形编队、柱形编队的相互转换的研究。最后，在以匕研究的基础上，提出了基) 二自学习的半集t f l 一半分布混合式控制的多机器人围捕算法：该算法的特点是利用有限状态机原理，对围捕过程中机器人的行为进行合理有效地分解，同时运用相对定位获取全局环境信息的算法，计算并记录工作环境中障碍物的全局位置信息，完成对陌生环境的认识和熟悉，达到路径优化推理的目的，实现学习之功能，提高了日捕效率。关键宁：多智能体，编队，围捕，移动机器人L l 永科技人学坝b 学位论文摘要A b a s t r a c tM u l t i r o b o tc a na c h i e v em o f cc o m
3、 p l e xt a s kt h a ts i n g l er o b o tc a n tb yc o o p e r a t i o n S Or e s e a r c ho f M u l t i r o b o tc o o p e r a t i o nh a sb e e n i n gp a y e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nb yr e s e a r c h e ra l It h eW 0 1 l d I nt h i sp a p e r ，l i r s t l y ，B a s e do nh a r d w a
4、 r ep l a t l b r me l 抽t I rl o c o m o t i v er o b o t s ，w eb u i l tam u l t i r o b o tr e s e a r c hp l a t f o r ma n dr e a l i z e dw i r e l e s sn e tc o n m m n i c a t i o oa m o n ga g e n t s S e c o n d l y ，w ea n a l y z e dn l o v e n l e n tp e r f o r m a u c eo fr o b o ta n
5、dp e r f e r m m l e eo fs e n s o r st h r o u g ht h ef o l l o w i n gt W Oe x p e r i m e n t st h a tt w i nr o b o tp o r t a g ee x p e r i m e n ta n ds i n g l er o b o tm o v e m e n te x p e r i m e n t ，S i m u l t a o e i t yO a tc o m m u n i c a t i o nr e l i a b i l i t yi sa l s op
6、 r o v e d i nt h ef o l l o w i n gw o r k ，w eu t i l i z e dv e c t o ra n a l y s i si nt h er e s e a r c he l s i n g l er o b o tn l o v e n l e n ta n dm u l t i - r o b o tl b r m a t i o nn t O V e l n e o td c c o m p o s i t i o nf o rp 2 - d xr o b o t ；m a dd i ds o m er e s e a r c ho
7、 nf o r m a t i o nt r a n s l o r mo ft r i - r o b o t A tl a s t ，W eb r o u g h tf o r w a r ds e l f - e d u c a t e da n dc o m b i n e dc o n t r o lm u l t i r o b o tc a p t u r ea r i t h m e t i c ：a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l ef i n i t es t a t em a c h i n ec a p t u r eb e
8、 h a v i o ro fr o b o tC a l lb ed e c o m p o s e di nr e a s o n ；i nt h ec o u r s eo fc a p t u r eu s i n gt h ea r i t h m e t i co fg e t t i n gw o r l de n v i r o m n e n ti t f f o r m a t i o nb yi n d i r e c to r i e n t a t i o n ，c a p t u r er o b o te x p l o r ea n dr e g i s t e
9、 ro b s t a c l e Sl o c a t i o n r e a l i z et h ef u n c t i o no fu n d e r s t a n d i n ga n db ef a m i l i a rw i t hu n l a l o w ne n v i r o m n e n ta n do p t i m i z i n gr o u t e K e y w o r d s ：r n u l t i a g e n tf o r m a t i o nc a p t u r el o c o m o t i v er o b o t山东科技人学砸1
10、 。学位论义绪论1 绪论1 1 引言I 删眸机器人发展，其历史并不算长，1 9 5 9 年，英格伯格和德沃尔联手制造出来第台机器人。它是世界上第一台真j 卜的实用工业机器人，同时标志着机器人的历史真正丌始。至今，机器人的发展还不到五十年的H 寸间，它却“繁衍”了三代：第一代：示教型机器人：它由人操纵机械于做一遍应当完成的动作或通过控制器发出指令L L # L 械手臂动作，在动作过程q 4 ：| ：JL 器人会自动将这一过程存入地忆装嚣。当机器人_ J i 作时，能现人教给它的动作，并能自动重复的执行。这类机器人不具有外界信息的反馈能力，很难适应变化的环境。第二代：感觉机器人：它们对外界环境有一
11、定的感知能力，并具有听觉、视觉、触觉等功能。机器人工作时，根据感觉器官( 传感器) 获得的信息，灵活调整自己的工作：【尺态，保证在适应环境的情况下完成。作。第三代：智能机器人：它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力，以及记忆、推理和决策的能力，因而能够完成更加复杂的动作。中央处理器控制手臂和行走装置，使机器人的手完成作业，脚完成移动，机器人能够用自然语言与人对话。智能机器人的“智能”特征就在于它具有与外部雌界对象、环境和人相适应，相协调的工作机能。从控制方式看，智能机器人不同于 ：业机器人的“示教、再现”，不同于遥控机器人的“主一从操纵”，而是以种“认知一适应”的方式自律地进行操作
12、。机器人技术的发展使得机器人的能力不断提高，机器人应用的领域和范围正不断扩展。人们希望机器人能完成更加复杂的作业，而这些复杂的作业山单一机器人已难以完成，需要多个机器人相互l 办调与合作共同完成，这导致了机器人的应用方式从部件式单元应用向系统式应用的方向发展。L l 址纪8 0 年代，受到分布式人工智能( 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 ) ；f t l 分布式系统研究的启发，一些机器人学的研究工作者将分布式人工智能中的多智能体系统f M u l l i - A g e n tS y s t e n
13、 l l 理沦应用到多机器人系统的研究中【2 J I 由此，l ：始了多机器人西作技术的研究工作。人们针对机器人系统。p 集中式控制结构的不足和缺点提出了分散式f D e c e l l t r a l i z e d ) 和分布式( D i s t l 1 u t e d ) 的多机器人系统的合作策略及协调机制【3 J ，在这些方1山东科找人学坝L 学位论文绪论法中，将多机器人系统视为一个群体、一个社会，从社会学来组纵和从系统的角度来研究机器人系统的协作机制，依据多智能休的特性组织和控制多个机器人H 石】，充分发挥多机器人系统。l 一箨个机器人的L - h 主能力和哳作能力，使之能完成单个机
14、器人所无法完成的复杂任务。由多个机器人组成的系统其智能行为与单个机器人相比将有很大提高，主要表现在：( 1 ) 机器人之间的信息交换提高了系统处理不完全和不确定知识的能力；( 2 ) 机器人之间的协f l - q 每使系统具有一定的智能行为；( 3 ) 可以利用面向对象技术和模块化思想来组织系统。凼此，进行多机器人系统的研究是多机器人技术发展的必然趋势，必将带来机器人技术及其它干H 关技术的巨大变革。1 2 多智能体系统的研究现状1 2 1 智能体的定义对智能体的定义有多种，不同的学者有不同的看法，但是基本上可以分为阿类。类从功能的角度定义智能体，将智能体定义为具有一定功能的实体【7 - 8
15、】，例如：智能体是一个实体，具有感知能力、问题求解能力和与外界进行通信的能力。智能体是一个具有控制问题求解机理的计算单元，它可以指一个机器人、一个专家系统、一个过程、一个模块或一个求解单元等。般认为，分布的相互合作的解决问题的节点叫做智能体，1 个典型的智能体是一个号家系统或一个软件，它其有问题的解决能力，可以与网络巾的其他智能体相互影响作用，合作解决问题。另一类从认知的角度来定义智能体，将智能体定义为具有一定精神状态的实体。例如：如果一个实体的状态可被认为包含了诸如妇1 识、信念、承诺和能力等精神状态时，该实体就是智能体。这个定义也可表述为：如果一个实体可用渚如知1 识、信念、承诺和能力等精
16、神状态来描述时，那么该实体就是智能体一一般认为，智能体是一个抽象的实体，它能作刚于自身和环境，并能对环境作山反应，并且智能体应具有知识、工作日标和I 解决问题的能力。下面对这三方面进行更具体的描述。知识：就足智能体关于它所处的吐界或它所要求解问题的描述。这种描述可能生坐型垫查鲎塑二! ：! ：壁堕苎堕鎏袋取任何形式，甚至列以隐式表示。智能体捌森的知识可能是出入或其他智能f 术给予的，也可能是通过感知或通讯获褥的。按知淤的内容，可以把知泌分为领域知识( 对照器的认谈等) 、邋谖知激( 疑，议、类型等) 帮控铡麴识( 筵l 本问的关系等) 。毽标：鬻麓藩掰采敬静一凌霞为都莲磁淘鏊爨豹。嚣标在餐憝体内部势不一定溪鼹式存在，目标可以编入算法戚显式给定，戏通过通讯获得。根据网标的变化情况，可以将随标分为静态醴稼帮动态蟊标，前者楚把智能体设诗成它酶行为足为了满足某个断言；后者鼹指随着酬1 间流逝而动态改变的翻标。能力：智能体所舆有的推理、决策、规划、控制等能力。t 。2 。2 智能体豹特点综上所述智能体
