多機(jī)器人協(xié)作探索未知環(huán)境.pdf

1、20世紀(jì)80年代末,隨著機(jī)器人學(xué)、分布式人工智能和分布式系統(tǒng)的研究與發(fā)展,機(jī)器人已朝向分布式、系統(tǒng)化和智能化的方向發(fā)展,尤其是多機(jī)器人協(xié)作問題正受到越來越多的關(guān)注。多機(jī)器人系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)靈活,適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),在航天航空、國(guó)防、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。其中有些作業(yè)環(huán)境不適合人類的直接參與,如危險(xiǎn)的礦井、核廢墟、深?？碧降?這就需要機(jī)器人在這些未知環(huán)境下能夠自主地完成各種任務(wù)。合理地設(shè)計(jì)多機(jī)器入系統(tǒng)的協(xié)同機(jī)制并使用算法優(yōu)化系

2、統(tǒng),能夠發(fā)揮多機(jī)器入系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),有效地探索未知環(huán)境和構(gòu)建環(huán)境地圖,提高團(tuán)隊(duì)執(zhí)行任務(wù)的效率,在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以多機(jī)器人未知環(huán)境探索的協(xié)同機(jī)制為主要研究問題,首先對(duì)該領(lǐng)域常用的邊界探索算法進(jìn)行了詳纓敘述,并分析其優(yōu)缺點(diǎn),然后引出改進(jìn)型邊界探索算法,在基本算法的基礎(chǔ)上增加了對(duì)邊界角度的考慮,改進(jìn)了基本算法的探索策略,提高了機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的探索效率。針對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)目標(biāo),構(gòu)造整數(shù)規(guī)劃模型,提出了使用蟻群算法

3、進(jìn)行目標(biāo)優(yōu)化,為多機(jī)器系統(tǒng)的總體優(yōu)化提供了一條途徑。
　　 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　 (1)基于效用值的邊界探索算法對(duì)未知區(qū)域的信息進(jìn)行了復(fù)雜的估算,以提供多機(jī)器人之間的協(xié)作。本文提出一種簡(jiǎn)單的協(xié)作方法——分散度函數(shù),可以有效避免機(jī)器人之間的沖突和碰撞,并且簡(jiǎn)化計(jì)算方式,減少對(duì)環(huán)境信息的依賴。
　　 (2)針對(duì)基本邊界探索算法中的重復(fù)覆蓋問題,提出改進(jìn)型邊界探索算法,同時(shí)考慮邊界的距離和角度因素,有效地