论文题目: 复杂动态环境下多机器人的运动协调研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 刘淑华
导师: 田彦涛
关键词: 多移动机器人,体系结构,运动规划,冲突消解,仿真系统
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文研究了复杂动态环境下多机器人运动协调的关键技术。首先提出一种适用于组织大规模机器人群体的体系结构和协调机制,然后研究了多机器人的运动规划问题。由于系统内的机器人数目比较多,所以采用分级组织多机器人。多机器人的协调包括任务级协调和运动级协调,任务级协调采用显式通信和黑板结构相结合的方式;运动级协调由机器人自主进行,必要时可以与邻近的机器人通信协商。多机器人的运动规划采用耦合规划,即每个机器人先为自己规划出一条静态路径,然后采用冲突消解方法进行运动协调。本文提出了基于遗传算法的路径规划算法和多级冲突消解方法。为了验证提出算法的有效性,开发了基于KQML 通信的分布式仿真环境。仿真结果表明,路径规划算法满足实时性要求,冲突消解方法的协调效果良好。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 多移动机器人的产生与发展
1.1.1 多移动机器人的产生
1.1.2 多智能体系统的发展对多机器人系统的影响
1.2 多移动机器人的应用领域
1.3 多移动机器人系统的关键技术
1.3.1 体系结构
1.3.2 任务分配
1.3.3 运动规划
1.3.4 通信
1.3.5 合作与协调
1.3.6 协进化与协同适应性
1.4 国内外的发展现状及未来的发展趋势
1.5 本文研究的主要内容
第2章 移动机器人的体系结构
2.1 反应式/推理式多机器人系统
2.1.1 反应式
2.1.2 推理式
2.2 多移动机器人体系结构的进化
2.2.1 集中式
2.2.2 递阶式
2.2.3 分布式
2.2.4 混合结构
2.3 本文提出的多机器人体系结构
2.4 单机器人的体系结构
2.4.1 基于推理的体系结构
2.4.2 基于行为的体系结构
2.4.3 混合结构
2.5 本文提出的单机人体系结构
2.5.1 控制机器人的体系结构
2.5.2 执行机器人的体系结构
2.6 本章小结
第3章 多自主移动机器人的协调机制
3.1 多机器人协调概述
3.1.1 多机器人协调方式
3.1.2 多机器人协调方法
3.2 本文提出的多机器人协调机制
3.2.1 显式通信
3.2.2 黑板结构
3.2.3 基于显式通信和多级黑板结构相结合的协调机制
3.3 本章小结
第4章 基于遗传算法的多机器人路径规划
4.1 引言
4.2 路径规划概述
4.3 环境表示方法
4.4 路径搜索
4.4.1 遗传算法
4.4.2 基于栅格环境的遗传算法全局路径规划
4.5 仿真实验研究
4.6 本章小结
第5章 多机器人运动的冲突消解
5.1 冲突消解概述
5.1.1 交通规则法
5.1.2 速率调整法
5.1.3 优先级法
5.2 问题的描述
5.2.1 环境的描述
5.2.2 机器人的描述
5.2.3 任务的描述
5.3 冲突消解算法
5.3.1 多级消解算法
5.3.2 仿真实验
5.3.3 算法评价
5.4 本章小结
第6章 仿真系统的开发
6.1 仿真系统的构成
6.1.1 仿真系统的物理模型
6.1.2 仿真系统的功能模型
6.2 仿真系统的消息流图
6.2.1 KQML 的语法和语义
6.2.2 KQML 消息定义
6.3 仿真机器人局部地图生成算法
6.3.1 局部地图生成算法
6.3.2 算法评价
6.4 面向AGENT 的编程
6.4.1 面向Agent 与面向对象的区别
6.4.2 仿真系统中定义的类
6.4.3 类之间的继承关系
6.4.4 仿真系统时序图
6.5 本章小节
第7章 全文总结
7.1 本文完成的主要工作及结论
7.2 需要进一步研究的问题
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢
摘要
ABSTRACT
发布时间: 2005-08-26
参考文献
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