多智能體機器人系統(tǒng)中的若干通信技術研究.pdf

1、利用通信提高多智能體機器人系統(tǒng)協(xié)調控制的性能是近年來多機器人和多智能體領域中的研究熱點之一。如何通過通信進行信息共享對于合作與協(xié)調至關重要，本文介紹了多智能體機器人系統(tǒng)的通信方式，對合作中通信方面當前關注的主要研究內容和方法進行了系統(tǒng)地總結和綜述,對比和分析了近年來基于通信的分布式控制系統(tǒng)典型的建模方法。在此基礎上，對基于通信的多智能體機器人系統(tǒng)協(xié)調控制中的若干關鍵問題進行了較深入的分析和研究。具體包括以下幾方面研究內容：
　　建

2、立了無償通信情況下多智能體機器人系統(tǒng)協(xié)調控制的集中式模型。將通信代價參數化表示后引入模型，建立了無償通信時團隊協(xié)調的集中式控制模型，即無償通信的存在可以將多智能體部分可觀察馬爾可夫決策過程（POMDP）簡化為單智能體POMDP。為求解帶有不確定性的POMDP近似最優(yōu)策略，提出了一種新的方法，利用結合進化算法的強化學習來估計POMDP的最優(yōu)解。利用Memetic算法來進化策略，而Q學習算法得到預測獎勵來指出進化策略的適應度值。針對隱狀態(tài)問

3、題，通過記憶智能體最近經歷的確定性的有限步歷史信息，與表示所有可能狀態(tài)上的概率分布的信度狀態(tài)相結合，共同決策當前的最優(yōu)策略。利用一種混合搜索方法來提高搜索效率，其中調整因子被用于保持種群的多樣性，并且指導組合式交叉操作與變異操作。在POMDP典型實例問題上的實驗結果證明本文提出的算法性能優(yōu)于其他的POMDP近似算法。最后針對無償通信時多智能體機器人系統(tǒng)協(xié)調問題進行了有效性實驗。
　　無償通信可以將多智能體POMDP的計算復雜度簡化

4、為單智能體POMDP的計算復雜度，然而實際應用中通信不是無償的，常常期望減少多智能體機器人系統(tǒng)協(xié)調所需通信的數量。為此提出了一種新的分散式通信決策算法，利用有向無環(huán)圖表示團隊的可能聯(lián)合信度，基于此以分散式的方式制定通信決策，僅當智能體自身的觀察信息顯示共享信息將導致期望回報升高時選擇通信。通過維持以及推理團隊的可能聯(lián)合信度將集中式單智能體策略應用于分散式多智能體POMDP問題。通過實驗以及一個詳細的實例表明，利用我們提出的DAG_DEC

5、_COMM分散式通信決策算法能夠有效地減少通信資源的使用，同時提高分散執(zhí)行的性能。
　　不可靠的通信是眾多多智能體實際應用領域的基本特征。有限的帶寬、干擾以及視線是通信失敗的主要原因。本文在分布式約束優(yōu)化問題框架下研究了改進的分布式約束推理算法，使其能有效地運行在不可靠的通信條件下。為了減少不必要的通信量，提高算法性能，改進了Adopt算法，使其在保證活性的前提下減少了搜索最優(yōu)解所需通信消息的數目。此外，分析了引起消息丟失的原因，

6、提出了兼顧兩種原因引起的消息丟失的改進方法。結果顯示改進后的Adopt算法在通信不可靠時也能保證終止于最優(yōu)解，并且得到解的時間隨著消息丟失概率的增加適度地降低了。
　　近年來多智能體聯(lián)合作業(yè)受到顯著關注。人、智能體混合團隊得到了廣泛應用。本文研究并設計實現(xiàn)了一種基于移動信息設備的多智能體人-機器人混合團隊系統(tǒng)。首先提出了一種基于移動信息設備的多智能體人-機器人混合團隊系統(tǒng)的體系結構，然后設計并實現(xiàn)了基于移動信息設備的人與機器人之間