论文题目: 面向任务的多机器人系统的组织设计研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 模式识别与智能系统
作者: 李淑琴
导师: 杨静宇
关键词: 多机器人系统,大规模机器人团队,机器人体系结构,组织结构,任务分配,合作,通信,模型
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着计算技术的发展，多机器人技术研究的深入以及应用领域的不断扩大，机器人应用的数量规模也在不断扩大，国际上已经开始研究100个以上机器人组成团队时的协调合作问题。随着机器人数量的增加，机器人之间的通信压力和协调难度将会加大，使得关于机器人组织的形成以及基于机器人组织的求解机制等问题的研究变得越来越重要。 本论文结合总装备部预研基金、国防科工委基础科研项目以及江苏省自然科学基金等项目，面向任务对大规模机器人组织设计中的相关问题进行了研究，包括多机器人系统组织的研究框架、个体机器人体系结构设计、面向任务的机器人团队组织模型、组织的形成方式、组织演化的模型分析、团队运行的监控等。论文所做的主要工作和研究成果如下： 1．基于机器人面向应用的观点，从构建多机器人系统的目的出发，提出多机器人系统的研究可以从全局层、局部层和个体层三个层次来进行，并且利用给出的三层控制模型划分了该领域中已提出的系统性能术语。 2．在动态环境下，面向任务的多机器人系统中的个体机器人体系结构，应该突出机器人的实时反应能力、行为自主决策能力以及合作能力，而这三点在已知的典型体系结构中没有全面地表现出来，特别是对行为决策能力。为此本文提出了基于行为的五层混合式机器人体系结构，分别是系统监控、组织协调、行为决策、行为控制、反应五个层次。 3．将机器人移动过程中的行为与它到任务间的距离相联系，给出了“状态角色”的概念，提出根据状态角色的不同而发送不同的信息，从而减少机器人之间交互的通信量；另外，状态角色之间设置有优先级，便于机器人对任务的选择以及实现管理者的更换。 4．给出多机器人的树型层次化组织模型。根据任务将机器人划分为不同的任务小组，一方面降低了机器人间的协调难度，便于对多机器人进行管理。另一方面，减少了彼此间的通信量。在机器人组织基于合同网的形成中，充分考虑机器人在动态环境下运行时的不确定性，提出机器人在同时满足多个任务需求能力的前提下，进行任务组的投标时，不但要考虑距离，还应综合考虑任务、环境以及自身状况等各种因素，并且给出了使用多属性决策矩阵来进行任务组选择的算法。管理员招标时，除了考虑机器人的能力外，还要考虑机器人对任务组选择的不确定性，给出了基于熵的组成员筛选办法，以减少维护组成员的不必要开销。从某种意义上讲完善
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 引言
1.2 多机器人系统的组织设计研究中的一些相关问题
1.2.1 机器人体系结构
1.2.2 多机器人系统的组织结构
1.2.3 多机器人系统形成组织的方法
1.2.4 多机器人系统组织中的任务分配
1.2.5 多机器人系统的通信
1.3 多机器人系统中的任务分类
1.4 代表性的多机器人实验室及在研项目
1.5 国内研究(应用)现状
1.6 多机器人系统的主要应用
1.7 本文选题背景及结构
2 多机器人组织研究框架
2.1 问题的提出
2.2 多机器人系统与多智能体系统的关系
2.3 多机器人系统的本质属性
2.4 面向任务的多机器人系统的组织设计框架
2.5 机器人组织设计的评价方法
2.6 本章小结
3 多机器人组织的个体层设计
3.1 问题的提出
3.2 机器人体系结构
3.2.1 个体机器人体系结构
3.2.2 多机器人系统中的体系结构
3.2.3 基于行为的机器人分层体系结构
3.3 行为决策模块的实现
3.3.1 意向的定义
3.3.2 决定联合意向的相关属性
3.4 基于多属性的行为意向决策算法
3.4.1 多属性决策算法
3.4.2 基于多属性的行为意向决策算法
3.5 本章小结
4 多机器人组织的局部层设计
4.1 问题的提出
4.2 面向任务的多机器人组织模型
4.2.1 多机器人组织模型
4.2.2 机器人组织结构的形式化描述
4.2.3 面向任务结构化机器人组织的特点
4.3 机器人组织的形成过程
4.3.1 状态角色的设置
4.3.2 机器人基于意向的投标算法
4.3.3 管理者基于熵筛选的招标算法
4.3.4 Leader的选举机制
4.3.5 规划形成及合作执行
4.3.6 组织的演化
4.4 本章小结
5 多机器人组织的全局层设计
5.1 机器人组织演化的模型分析
5.1.1 组织模型的宏观分析
5.1.2 组织模型的微观分析
5.2 弱控制策略的研究
5.2.1 基于任务优先级的分组监控策略
5.2.2 优先级分派算法
5.3 死锁的预防及消解
5.4 本章小结
6 多机器人系统仿真实验
6.1 危险环境中废物处理问题研究及仿真实验
6.1.1 危险环境中废物处理问题描述
6.1.2 实现策略
6.1.3 移动协调
6.1.4 仿真平台简介
6.1.5 合作过程演示
6.1.6 团队形成的仿真结果及分析
6.2 机器人团队围捕多移动目标问题仿真实验
6.2.1 任务描述
6.2.2 状态角色
6.2.3 基于状态角色的追捕算法
6.2.4 仿真实验及结果分析
7 总结
致谢
参考文献
附录A: 攻读博士学位期间发表(录用)的学术论文
附录B: 攻读博士学位期间参与的科研项目
发布时间: 2006-12-06
参考文献
- [1].自组织多机器人系统任务分配建模与设计[D]. 周菁.西北工业大学2015
- [2].动态对抗性环境下多机器人系统合作研究[D]. 王磊.清华大学2005
- [3].多机器人系统自主协作控制与强化学习研究[D]. 祖丽楠.吉林大学2006
- [4].多机器人系统任务分配及编队控制研究[D]. 柳林.国防科学技术大学2006
- [5].多机器人系统的协作研究[D]. 董炀斌.浙江大学2006
- [6].基于网络模型的多机器人系统研究[D]. 龙晓林.浙江大学2007
- [7].多机器人系统协调与控制研究[D]. 严勇杰.哈尔滨工程大学2007
- [8].基于智能体的多机器人系统学习方法研究[D]. 刘强.哈尔滨工业大学2016
- [9].群集智能理论及其在多机器人系统中的应用研究[D]. 刘佰龙.哈尔滨工程大学2009
- [10].面向智能制造的多机器人系统任务分配研究[D]. 王友发.南京大学2016
标签：多机器人系统论文; 大规模机器人团队论文; 机器人体系结构论文; 组织结构论文; 任务分配论文; 合作论文; 通信论文; 模型论文;