基于行为的多机器人体系结构研究

作     者：纪兴 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：万磊

授予年度：2010年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：多移动机器人 体系结构 基于行为 

摘      要：多机器人系统是机器人学在新的应用需求驱动下提出的具有理论价值和实际应用前景的研究方向。与单个复杂机器人相比,多个简单的机器人组成的系统具有设计周期短,系统可靠性高,任务执行效率高等优点,然而如果系统没有一个好的体系结构作为基础,那么执行任务的效率会大大下降,甚至机器人间会有相互干扰和相互冲突的情况发生。本文立足于对移动机器人的发展历史、多机器人发展现状的了解和对多机器人系统需要解决的问题分析,对多机器人系统的体系结构进行了深入的研究。 多机器人系统是由个体机器人组成的。对个体机器人体系结构问题的研究是研究多机器人体系结构的前提和保证。本文介绍了基于行为体系结构并对现有四种经典基于行为的单机器人体系结构进行分析、对比、总结,给出了依照任务需求不同而选用何种体系结构的规则图表。 本文设计了9种基本行为模块和2种复杂行为模块,用以使机器人更强的适应复杂环境和具有更好的合作性能力。在归航模块中,基于区域划分思想采用了基于区域的行为协调方法,用以解决机器人死锁的问题,并通过仿真和实物实验验证了该方法的可行性。 本文针对多机器人系统对体系结构的4点要求,设计了一个基于行为的分层树状多机器人体系结构,该体系结构分为系统监控、任务规划、行为管理、执行层4层。并基于MFC的思想在多机器人体系结构中,提出了机器人小队的概念。最后通过MobileSim仿真实验和先锋3机器人实物实验,验证了机器人小队的可行性和证明了分层树状体系结构满足多机器人系统对体系结构的要求。