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机械工程学报 2005年第2期41卷 194-198,204页

作者：陈志翔殷树言卢振洋北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022

深入地研究了弧焊机器人系统的协调路径规划。从全局的角度用5元组序列描述了焊接路径。设计了评价焊接路径目标函数:焊接位置函数、焊缝成形质量函数、关节位置函数和运动平稳性函数。以线性加权法为求解多目标规划的基本思想,把遗... 详细信息

深入地研究了弧焊机器人系统的协调路径规划。从全局的角度用5元组序列描述了焊接路径。设计了评价焊接路径目标函数:焊接位置函数、焊缝成形质量函数、关节位置函数和运动平稳性函数。以线性加权法为求解多目标规划的基本思想,把遗传模拟退火算法用于弧焊机器人与变位机协调路径规划,取得了很好的效果。协调路径规划精确地保证焊缝的最佳焊接位置与最佳的焊枪姿态,并能找到柔顺的焊接路径,提高了机器人焊接的质量和效率。

关键词：弧焊机器人协调路径规划遗传模拟退火算法

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基于冲突的仓储多移动机器人协调路径规划研究

基于冲突的仓储多移动机器人协调路径规划研究

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作者：陈鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

当前,我国经济社会发展进入了新时代,以网上购物为代表的中国“新四大发明”让我们的生活变得更加便捷舒适。传统的仓储配送中心往往依靠人力进行运送和分拣货物,任务时间长、工作效率低,不能满足高吞吐量的仓储需求。通过建立一种多移... 详细信息

当前,我国经济社会发展进入了新时代,以网上购物为代表的中国“新四大发明”让我们的生活变得更加便捷舒适。传统的仓储配送中心往往依靠人力进行运送和分拣货物,任务时间长、工作效率低,不能满足高吞吐量的仓储需求。通过建立一种多移动机器人的仓储系统,可以大大提升整个仓储中心的工作效率,从而更加迅速的将商品送达到客户手中。为了让整个仓储系统能够高效安全的运行,移动机器人在行驶期间必须不产生路径冲突,因此多移动机器人的协调路径规划问题是一个重要的研究方向。本文主要研究移动机器人仓储系统中多个机器人之间的协调路径规划问题。本文先从单机器人路径规划问题着手,找到在单机器人路径规划中比较好的方法,进而将其应用到多机器人路径规划问题中。针对多个移动机器人路径之间存在的冲突,本文采用一种双层路径规划算法,在低层搜索中为每个机器人规划出一条最优行驶路径,在高层搜索中解决机器人路径之间的冲突,最后保证机器人能够无冲突的到达目标点。根据具体运动情况的不同,机器人的行驶方式也有所不同,本文将其分类为均匀行驶方式和非均匀行驶方式,其主要差异在于是否将时间划分为单个时间步长,并且每个动作是否是单步执行的。本文分别在两种机器人行驶方式下,应用双层路径规划算法来研究多移动机器人的协调路径规划问题,并根据不同的行驶方式采取合适的低层搜索方法。在均匀行驶方式下,本文利用焦点搜索对算法进行改进,在不增加机器人任务完成时间的情况下,通过选择有界次优解来减少扩展节点的数量,以提高算法的路径规划速度。在非均匀行驶方式下,本文通过考虑转弯因素对算法进行改进,在不增加机器人行驶距离的情况下,通过寻找具有较少转弯次数的路径来降低任务完成时间,以提升机器人的工作效率。本文建立了仓储系统的仿真环境,在不同实验条件下对比算法之间的差异并分析原因,仿真实验结果表明了算法的有效性,并且改进的算法达到了预期效果。

关键词：多移动机器人协调路径规划路径冲突均匀行驶非均匀行驶

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非完整运动学约束移动机器人多机运动规划技术研究

非完整运动学约束移动机器人多机运动规划技术研究

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作者：刘伟隆浙江大学

学位级别：硕士

多移动机器人系统能提供比单移动机器人更多样化的功能与更高的效率,受到仓储物流、无人化港口运输与工业流水线协作搬运等领域广泛关注。而多移动机器人系统的许多应用需要移动机器人在复杂环境中运动规划。目前多数路径规划问题研究... 详细信息

多移动机器人系统能提供比单移动机器人更多样化的功能与更高的效率,受到仓储物流、无人化港口运输与工业流水线协作搬运等领域广泛关注。而多移动机器人系统的许多应用需要移动机器人在复杂环境中运动规划。目前多数路径规划问题研究将移动机器人假设为完整运动学约束,即在任何时候都可以达到任意的横向和纵向加速度,实际上多数轮式机器人都会受到非完整运动学约束影响,不能在垂直于其轮子运动方向的方向上进行运动。如果不考虑非完整运动学约束,可能导致避障不及时和轨迹不可达。因此为避免上述问题产生,并规划出服从非完整运动学约束的多机轨迹,有必要对系统的非完整运动学约束加以考虑。本文进行以下研究:(1)提出基于非完整运动学约束的时空A*路径规划算法。针对时空A*算法未考虑非完整运动学约束的问题,本文改进时空A*算法在搜索中考虑该约束,并对修改原始方法后由于采样姿态更多样化且采样点稀疏,导致求解效率与求解完备性降低做了改进。提高非完整运动学约束移动机器人路径规划的效率且单机路径结果方便添加时空约束,并通过仿真实验对优化前后效果进行对比分析。(2)提出基于非完整运动学约束的多机路径搜索算法。针对多机规划算法中多智能体寻路相关算法未考虑非完整运动学约束的问题,改进碰撞约束构建形式、结合序贯策略与基于冲突次优搜索方法,提高了多台非完整运动学约束移动机器人集中式规划的成功率与求解速度,并通过仿真实验对优化前后效果进行对比分析。(3)提出基于非完整运动学约束的多机轨迹优化算法。针对集中式求解多台非完整运动学约束移动机器人轨迹优化困难的问题,构建基于多机路径搜索结果的模型预测控制多机轨迹优化问题,并对规模增大求解成功率与效率低的问题,提出避障简化方法与解耦加速方法,规划满足约束条件的多机平滑轨迹。设计相关实验验证了算法的优化效果,在多机器人运动规划仿真环境中进行了对比分析。(4)设计并搭建了多移动机器人试验平台,并基于平台进行算法对比实验。完成硬件系统和软件系统的搭建,将本文提出的单机路径规划算法、多机路径搜索算法、多机轨迹优化算法部署并应用于室内非完整运动学约束多台机器人中,并与主流仓储物流中应用的多智能体基于冲突搜索算法进行实际运行后的对比分析。

关键词：多移动机器人系统协调路径规划路径冲突路径规划

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基于主从结构的多水下机器人协同路径规划

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计算机仿真 2015年第1期32卷 382-387页

作者：李东正郝燕玲张振兴哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

关于多水下机器人协同路径规划问题,是多水下机器人协同控制的重要研究内容之一,是一种典型的含多个约束条件的组合优化问题。针对多机器人协同路径规划因约束条件多导致算法复杂度高、耗时、求解困难等问题,提出了一种主从结构的并行... 详细信息

关于多水下机器人协同路径规划问题,是多水下机器人协同控制的重要研究内容之一,是一种典型的含多个约束条件的组合优化问题。针对多机器人协同路径规划因约束条件多导致算法复杂度高、耗时、求解困难等问题,提出了一种主从结构的并行多水下机器人协同路径规划算法。进化过程的每一代,子层结构应用粒子群并行算法,生成各架机器人当前的最优路径,同时,主层结构应用微分进化算法实时给出当前考虑机器人与障碍物、机器人与机器人之间避碰情况下,总系统运行时间最短的路径组合方案。上述结构将多约束分解到不同层面,有效地降低了单层结构因过多的约束条件计算时间过长以及不易实现等困难。仿真结果表明,上述算法不仅能在静态环境下生成可行的、优化的组合路径,而且在当障碍物随时间随机移动的动态环境下,也表现出可行的、良好的效果,为求解多水下机器人协同路径规划问题提供了一个高效的解决方案。

关键词：多水下机器人主从结构协调路径规划避碰

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多UUV协调控制技术研究现状及发展趋势

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水下无人系统学报 2019年第3期27卷 226-231页

作者：严浙平刘祥玲哈尔滨工程大学自动化学院

为了使无人水下航行器(UUV)更好地完成复杂海洋任务,需要通过多UUV系统协调控制来实现大规模协同侦察、作战、搜索及营救等任务。文中对编队控制、任务分配、协调路径规划和围捕等多 UUV协调控制研究中的关键技术研究现状及进展进行综述... 详细信息

为了使无人水下航行器(UUV)更好地完成复杂海洋任务,需要通过多UUV系统协调控制来实现大规模协同侦察、作战、搜索及营救等任务。文中对编队控制、任务分配、协调路径规划和围捕等多 UUV协调控制研究中的关键技术研究现状及进展进行综述,重点分析了编队控制中的队形保持、队形重构、协同避障以及编队控制衍生出的集群控制等问题。最后指出,应加强对强耦合非线性模型的协调控制、弱通信约束条件下的协调控制以及异构多 UUV系统的协调控制等研究工作,以实现复杂海洋环境下多UUV的有效协调控制。

关键词：无人水下航行器协调控制编队控制任务分配协调路径规划围捕

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