【摘 要】
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本文以自主开发的微型移动机器人为研究对象,相比于传统的移动机器人,以其尺寸小、重量轻、推重比大、灵活度高等优点,针对于小尺度复杂环境场景下的搬运、勘探、巡查、建图、感知等特种任务需求具有重要的应用价值。多智能体协同控制是当前移动机器人研究领域的前沿课题,多智能体相比于单智能体具有更高的任务执行效率、更好的系统鲁棒性、更强大的信息获取能力以及更灵活的空间部署能力。本文基于微型移动机器人进行了多智能体
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本文以自主开发的微型移动机器人为研究对象,相比于传统的移动机器人,以其尺寸小、重量轻、推重比大、灵活度高等优点,针对于小尺度复杂环境场景下的搬运、勘探、巡查、建图、感知等特种任务需求具有重要的应用价值。多智能体协同控制是当前移动机器人研究领域的前沿课题,多智能体相比于单智能体具有更高的任务执行效率、更好的系统鲁棒性、更强大的信息获取能力以及更灵活的空间部署能力。本文基于微型移动机器人进行了多智能体协同控制方法的研究工作,并开发出了一套可扩展能力强、通讯拓扑可变、人机交互性好的算法开发及实验研究平台,对移动机器人的实际开发及应用、算法理论的研究等方面具有重要意义。本文的主要研究内容包括:首先,分析了实际应用场景的特点,设计开发了一种履带式差速驱动的微型移动机器人,具体内容包括机械结构设计、硬件选型介绍、嵌入式软件开发以及测试调试等;其次,对所设计微型移动机器人进行了非完整性约束分析,并建立了运动学模型,基于Back-stepping方法设计了路径跟踪控制器;然后,根据实际任务目标需求,进行了多智能体协同控制算法的设计推导,并结合前述路径跟踪控制器设计结果,利用Coppelia Sim与数值仿真软进行了联合仿真实验,结果表明了该算法的正确性;最后,介绍了所开发的多智能体协同控制方法实验研究平台,包括全局定位系统的开发设计、上位机界面的开发以及系统的工作流程介绍等,并基于此平台对所采用的多智能体协同控制方法进行了实验设计与验证,分析了相关的实验数据,证明了算法在真实环境中的有效性。
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