多移动机器人协调避碰及编队问题研究

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多机器人协调是当前机器人技术的一个重要发展方向。多机器人之间的协调与合作将大大提高机器人行为的智能化程度,完成很多单机器人无法做到的事情,进一步将人类从危险和繁重的工作中解放出来。多机器人协调技术的研究对提高机器人的智能化水平及加快机器人的实用化进程具有重要的理论研究意义和实用价值。 本文主要针对省政府博士后科研启动基金“水下机器人多目标运动协调与控制关键技术”项目中的多机器人协调部分进行了一些研究工作,以多移动机器人为对象,研究多机器人协调的环境建模、航行避碰和编队初始化等问题。针对控制结构、环境建模、协调算法等问题,提出了一些具有新意的观点及方法,取得了一些既有理论意义又有实用价值的研究成果。 工作环境表达是进行多机器人协调研究的难点和关键问题之一。在分析和总结以往机器人环境建模方法的基础上,本文基于拓扑法对环境进行建模,并给出用A*算法搜索出的机器人静态无碰路径。在局部未知环境中,机器人依靠传感器实时获取的环境信息,采用基于行为的多目标协调理论对机器人进行行为分解和协调,完成避碰航行任务。 从基于行为的多机器人技术角度对多机器人的室内环境中的避碰航行协调问题进行了探讨。将航行任务分解为几个相对独立的行为,用多目标决策理论作为协调算法的理论基础,给出了多机器人协调算法。 对多机器人的编队问题进行了理论探讨和仿真试验。基于行为效用理论,通过具体的度量值——选择度和排斥度,对机器人的决策解从数量上进行综合评价和比较选择,用数学方法完成基于行为的协调算法。 针对本文研究的具体问题,分析了多机器人仿真系统的结构,设计仿真程序的具体模块,编写了一个适用的仿真软件,并进行了仿真运行试验,试哈尔滨工程大学硕士学位论文验结果表明了本文所提出方法的有效性。
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