群機器人系統(tǒng)自組織隊形控制策略研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能已經(jīng)成為當(dāng)今世界的熱點問題，其中的群機器人技術(shù)也得到了眾多專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。群機器人系統(tǒng)具有高度的靈活性、較好的魯棒性，并且系統(tǒng)中的單智能體行為相對簡單、復(fù)雜度低?；诖?，群機器人系統(tǒng)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)今世界的研究熱點。本文針對群機器人系統(tǒng)隊形控制問題，提出了一種基于安全區(qū)域的群機器人自組織隊形控制策略，并使用e-Puck機器人在其仿真器Webots中完成了相應(yīng)的隊形控制任務(wù)。

2、>　　首先，本文對群機器人系統(tǒng)的研究背景和意義進行充分說明，并對國內(nèi)外群機器人系統(tǒng)研究現(xiàn)狀做出概述，對群機器人研究中的熱點問題進行簡述，對群機器人研究中相關(guān)智能優(yōu)化算法進行簡要分析。在充分了解了群機器人系統(tǒng)的國內(nèi)外研究背景和相關(guān)研究方法的基礎(chǔ)上，分析了群機器人系統(tǒng)的系統(tǒng)特性，深入了解了其協(xié)同合作方法。進而通過對群機器人系統(tǒng)特性的分析，選取e-Puck為本文的實驗用機器人，并針對由以e-Puck為例的輪式移動機器人組成的群機器人系統(tǒng)中的個

3、體機器人進行了運動學(xué)分析，構(gòu)造了群機器人系統(tǒng)中個體機器人的運動行為模型，給出了機器人速度大小和方向的控制方法。
　　其次，本文通過對人工勢場法的思路分析引出安全區(qū)域的概念，給出群機器人系統(tǒng)中個體機器人的運動規(guī)劃圖，根據(jù)已建立的個體機器人運動行為模型構(gòu)造出群機器人自組織隊形控制的勢場函數(shù)，建立安全區(qū)域，并根據(jù)安全區(qū)域進行建模，使得機器人在從初始位置向目標(biāo)點運動的過程中，滿足在遠(yuǎn)離目標(biāo)點時，機器人之間的互聯(lián)制約影響小，使之集中;而在靠

4、近目標(biāo)點時互聯(lián)制約影響大，使之分散。從而使群機器人協(xié)調(diào)成相互之間趨于分散且群體集中于目標(biāo)點的隊形。在此規(guī)則的基礎(chǔ)上，給出邊界方程等限制條件，使得群機器人系統(tǒng)中各機器人可根據(jù)個體之間及個體與環(huán)境之間的局部交互自組織完成指定隊形任務(wù)。
　　最后，本文給出了機器人到達(dá)指定目標(biāo)點、機器人完成聚集、機器人組成圓形、機器人組成L形四種群機器人隊形控制任務(wù)的具體算法步驟和相應(yīng)流程圖。進而選取e-Puck為實驗機器人，Webots為其仿真器，通過