群机器人觅食中区域搜索和任务分配策略研究

发布时间：2024-03-01 01:08

　　群机器人学是研究如何协调控制大量机器人的方法,是群智能在多机器人系统中的应用。依靠大量个体协调组成的群机器人系统,可以完成单一机器人无法完成的复杂任务,同时由简单个体构成的群机器人系统的设计成本一般低于同等能力的单体机器人。由于具有鲁棒性、灵活性、可扩展性等特点,群机器人的研究已经受到了广泛的关注。群机器人觅食是一个集任务分配、区域搜索、抓取、传输于一体的综合过程,是群机器人研究中的一个典型问题。研究群机器人觅食,在理论研究和实际应用中都有着重要的意义。从实际应用来说,群机器人觅食具有广阔的应用前景,如有毒废物清理、未知区域的样本搜集、扫雷、搜索救援以及行星探测等。从理论上来说,群机器人觅食可以促进对群体自组织行为涌现机理及其演化规律的理解。进一步地可以实现对群机器人自组织行为的设计、分析与控制。区域搜索和任务分配是群机器人觅食的两大重要研究分支,其中算法参数是影响算法性能的关键。基于基础数学和机器学习理论,本课题对区域搜索、任务分配策略以及任务分配算法中的参数优化策略进行了深入研究,具体内容如下:(1)群机器人通常只具有局部感知以及有限的信息获取能力,因此随机搜索是群机器人执行搜索任...

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１单个搜索机器人??，

?＾???第一章绪论??１．１课题的研究背景及意义??机器人技术在过去的几十年内得到了长足的发展，该项技术的高速发展和广??泛应用给人们的生产和生活带来了革命性的影响，它不但正在使工业生产发生着??变化，而且未来必将对人类社会产生深远的影响。随着现代社会及工业技术的飞??速发展，....

图１－２觅食行为的有限状态自动机??

为［５］。群??机器人学所使用的方法主要来源于对社会性生物如蚂蚁、蜜蜂、白蚁的观察［６］，??这些社会性生物群体是由简单个体组成的分布式控制系统。系统中的个体行为比??较简单、结构功能单一，只具有局部感知能力，整个群体没有集中式控制并且个??体之间没有直接通信；但整个群体却能涌现....

图１－３收集垃圾的机器人??

?＾???物，机器人将朝目标移动，然后执行抓取行为；机器人完成对食物的抓取之后，??机器人状态将切换为返回状态，这时机器人将食物传输回巢穴，机器人放下食物??后重新进入等待状态。在这些过程中机器人一直需要避开各种障碍物，同时也要??避开其他机器人。图１－３展示的是一款在公园中游走....

图１－４亚马逊仓储机器人Ｋｉｖａ??群机器人研究的核心意义在于：依靠大量个体协调组成的群机器人系统，可??

单，使它们较少发生故障失效。最后，感应是分布式??的，因此群机器人系统对环境中的局部扰动具有鲁棒性。??（２）灵活性：群机器人中的个体有能力协同其行为以处理不同的任务。比如，??蚁群中的个体可以集体找出到食物源的最短路径，或利用不同的协作策略完成觅??食并将巨大的食物运回巢穴。?....

本文编号：3915208