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多机器人协作运动规划是多机器人系统中的一个重要而基本问题。它涉及到环境的表达、冲突检测、运动规划、机器人协作等诸多方面的问题。多机器人系统在工业、军事、航空航天、医学、运输、服务行业等领域具有非常广阔的应用前景。
本文主要研究多机器人协作系统中的运动规划问题。在归纳和总结现有的路径规划技术的基础上,本文提出了用于移动机器人路径规划的一种蚁群算法。该算法针对移动机器人路径规划的需要,将一些特殊功能赋予常规的蚁群算法;并通过建立死角表和惩罚函数避免了路径规划中的死锁情况。在此基础上,研究了基于蚁群算法的多移动机器人分解式路径规划方法和分布式导航;进一步改进了蚁群算法的选择策略,运用改进的蚁群算法为每个机器人规划出一条从起点到目标的最优或合理的路径;然后采用“先到先服务”和优先级策略来求解机器人之间的路径冲突问题,实现机器人安全导航。仿真研究表明了改进的蚁群算法能明显地改善路径规划的性能,所提出的避碰导航策略能有效地消解多机器人的路径冲突。本文初步研究了具有“个性”的多机器人协作运动问题,在多机器人协同工作时,赋予每个机器人三种“个性”,并且由这三种“个性”产生机器人在执行任务过程中所需的三种基本行为。以机器人搬运箱子为例的仿真实验表明了该方法的可行性。