基于无线局域网的多机器人通信系统性能分析

通信是多机器人之间进行信息交互并实现协作的基础.因此,了解与考虑多机器人系统的通信性能是构造具有实用价值的多机器人系统的前提.对基于IEEE802.11的无线通信协议的不同标准进行了研究,介绍了无线局域网(WLAN)的主要因素对多机器人系统通信性能的影响,并通过大量实验测试了目前最常用的基于802.11g的WLAN的延时特性.本研究结果将对构建基于WLAN的多机器人通信系统有一定的参考价值.     

基于安全性目标多足爬壁机器人足力优化分配

针对多足爬壁机器人高空作业时的安全性问题,引入安全系数概念,提出基于安全性多足爬壁机器人足力优化分配方法.在建立关节驱动力和足底接触力转换基础上,推导多足爬壁机器人的动力学模型,确定机器人运动学、动力学约束条件,用粒子群算法求解在能耗最优目标下安全系数与吸盘吸附力的关系.该方法有效减少优化变量数量,同时还反映了机器人安全系数与未知环境(主要指真空吸盘吸附力)的关系,提高了机器人的环境适应能力.最后通过实例验证了该方法的可行性与有效性.     

基于激光传感器的动态拟合避障控制与仿真

考虑未知动态环境下机器人系统的运动规划问题,提出了一种避障规划策略.针对一类圆形动态障碍,机器人通过激光传感器采样获得障碍边缘,采用最小二乘法对障碍边缘进行拟合.经过多次估计动态中心位置和大小,获取障碍物的相对速度和方向.综合考虑机器人、动态障碍以及目标点间的相对关系,确定机器人的最优运动方向,以保证机器人安全运行和任务完成.在此基础上,进一步给出了多机器人系统在未知动态环境下的编队控制策略.所提出的避障控制策略通过仿真实验进行了验证.     

多新息最小二乘法辨识水下机器人动力学模型

水下机器人动力学模型辨识是水下机器人运动控制、状态监测和系统设计开发的基础.把6自由度动力学模型适当简化,给出Falcon水下机器人的动力学模型,在最小二乘算法(LS)和递推最小二乘算法(RLS)的基础上,提出基于多新总最小二乘算法(MILS)的水下机器人动力学模型辨识方法,最后给出MILS辨识算法、RLS算法和LS辨识算法仿真实验结果,证明所提算法的可行性与优越性.利用多新息最小二乘算法得到的水下机器人动力学模型参数更接近于理想参数,能够更好的描述水下机器人的动态特性,对于水下机器人的操纵与自适应控制的研究有较大的实际意义.     

基于效用的自适应协同多业务传输研究及系统级仿真验证

协同通信是目前无线通信的研究热点之一,协同通信中的节点选择,功率分配等问题已得到深入的研究,但对于多业务传输问题目前并没有得到足够的关注。通过建立协同通信中的资源分配模型,基于效用的自适应协同多业务传输(utility-based adaptive cooperative multi-traffic transmission,UACMT)算法解决了多业务在协同通信中的传输问题,并能够自适应的在协同与非协同传输模式中进行选择。系统级仿真结果表明与传统协同和非协同传输相比,UACMT能够在一定误块率BLER约束条件下提高用户的业务效用。     

基于队形控制的多机器人时间最优搬运方法

从多机器人队形控制的角度出发,并以组群机器人系统结构为基础,分析设计了一类多机器人协作搬运方法--时间最优搬运方法,主要解决了在被搬运物体形状未知的情况下如何寻找最优搬运点以及各机器人时问最短到达最优搬运点的路径规划问题,并证明了稳定时间最优路径规划算法(STOPP)满足队形变换时间最优且保证队形转换过程中系统内部避碰.     

模糊控制策略在避碰运动系统中的应用

目前多机器人避碰运动已经被广泛研究,其控制策略也多种多样.主要解决基于全景视觉传感器的多机器人多目标系统中机器人之间以及机器人和静态障碍物之间的避碰问题,提出了单个自主运动机器人的结构模型、自主机器人周围物体的态势模型以及移动机器人动态速度的快速检测方法.机器人的运动决策采用基于Step-Forward策略的模糊推理机制,实现机器人在动态环境中快速、准确的找到一条无碰撞的路径,最终达到目标点.仿真结果表明了该算法应用于移动机器人在动态复杂环境中的无碰撞运动具有正确性、实用性和智能性等优点,同时该算法计算量小,运算速度快,提高了机器人控制的响应速度.     

飞行机器人传感器阵列信息处理技术研究

越来越多的应用任务要求机器人能高精度的测量目标相对机器人的位置信息.通过在飞行机器人上安装传感器阵列来感知环境信号,并运用阵列信号处理算法可实现高精度的目标方位角度估计.给出了MUSIC(Multi signal classification)算法应用在传感器阵列信号处理的原理和实现方法,利用一种改进的MUSIC算法使机器人的传感器阵列能在出现相干信号源或信号信噪比较低时也能完成对多个信号方向的精确估计,并仿真实现.     

基于OpenGL的仿人机器人步行仿真研究

已有的仿真建模中,为了减少复杂性,大多将人足模型简化为点或圆弧,这与实际情况相差较远.在C++Builder 6.0环境下利用“Open GL”图形库建立了3D仿人型机器人双足步行仿真系统,用多关节串联机构模拟足部,实现包括由前脚掌支撑、足部转动的多种步态方式,并分析步行中各种步态间的转换,根据机器人脚跟、脚尖与地面接触状态的变化动态切换不同的步态方式,符合人足步行的实际情况,增强了机器人步行的灵活性与拟人性.该系统的控制部分采用位置反馈与正弦驱动相结合的行走控制方法,通过对人足模型的多关节动力学建模,有效地实现了机器人的稳定步行仿真,并实现了步行过程中的实时步态调整.     

基于仿射混杂系统控制设计的机器人导航控制

根据单纯形仿射混杂系统的可达性分析设计控制律,使机器人在平面任意两点间运行,保证其安全性并考虑其最优性.对机器人的状态空间进行三角划分,根据目标吸引原理来建立其对偶图,针对对偶图提出路径规划算法得到最短路径穿越的三角形序列.然后根据仿射系统在单纯形中的性质,提出运动规划算法,得到机器人的角速度和线速度,控制机器人穿越给定的三角形序列到达目标点.仿真结果表明了方法的有效性.     

网络环境下基于智能体的开放式多机器人系统

针对各种先进制造模式对多机器人系统开放性、灵活性的要求 ,利用智能体的思想 ,综合集中规划与分布规划、慎思智能体与反应智能体的优点 ,在网络环境下设计了由多个同构混合结构的智能体组成的动态集中规划的开放式多机器人系统 (distributedagent basedopenmulti robotsystem ,DAORS)。重点介绍了本系统中智能体的结构与特点、实现方法以及系统开放性与鲁棒性的体现     

多Agent协作环境下的任务分配

对多Agent协作环境下的任务分配机制进行了论述。在合同网的分配机制基础上,提出了一种基于合同网的改进机制———任务列表分配机制。该任务分配机制针对多Agent协作工作时面临的突发性事件,能有效地提高系统的实时处理能力和工作效率。以多机器人系统为例,应用任务列表分配机制,解决突发事件下多机器人任务的再次分配问题,满足了多机器人协调工作的实时性要求。实验和理论证明了其机制的优越性。     

多机器人SLAM后端优化算法综述

对于移动机器人研究领域来说,现阶段研究热点是如何在全球定位系统失效的情况下同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)。对于单个机器人SLAM已经有很多解决方案,然而当转移到多机器人平台时,对于存在的问题又面临很多新的挑战。本文首先分析了多机器人SLAM,着重探讨了多机器人SLAM后端优化算法。分析了多机器人SLAM研究过程中遇到的不同问题,以及现阶段这些问题的处理算法。讨论了多机器人SLAM中扩展卡尔曼滤波、扩展信息滤波、粒子滤波、基于图优化的SLAM、地图融合等后端优化算法的研究现状,分析了算法的优缺点,并提出了未来发展的方向。     

可重构星球探测机器人的OpenGL仿真实验平台研究

采用基于Visual C 和OpenGL的建模和运动仿真方法，对可重构星球探测机器人系统的三维运动仿真实验平台进行了研究，建立了一个多机器人系统的仿真实验平台。开发的实验平台可用于探索和验证机器人系统的工作原理、工作空间、多机器人协调算法、重构方法、系统集成技术等。在该平台上进行了机器人的运动学仿真和协调运动研究，验证了该仿真平台的有效性和机器人系统体系结构的合理性。     

New coordination scheme for multi-robot systems based onstate space models

A new coordination scheme for multi-robot systems is proposed. A state space model of the multi- robot system is defined and constructed in which the system＇s initial and goal states are included along with the task definition and the system＇s internal and external constraints. Task accomplishment is considered a transition of the system state in its state space （SS） under the system＇s constraints. Therefore, if there exists a connectable path within reachable area of the SS from the initial state to the goal state, the task is realizable. The optimal strategy for the task realization under constraints is investigated and reached by searching for the optimal state transition trajectory of the robot system in the SS. Moreover, if there is no connectable path, which means the task cannot be performed Successfully, the task could be transformed to be realizable by making the initial state and the goal state connectable and finding a path connecting them in the system＇s SS. This might be done via adjusting the system＇s configuration and/or task constraints. Experiments of multi-robot formation control with obstacles in the environment are conducted and simulation results show the validity of the proposed method.     

多机器人的改进型边界探索算法

针对多机器人探索未知环境问题,提出了改进型边界探索算法。该算法综合考虑边界角度和距离两种因素,引入分散机制,使机器人团队协同工作,避免出现拥挤,减少探索过程中的重复覆盖和路径交叉现象。基于与其他方法的实验比较结果表明,该探索方法使多机器人具有更好的团队协作能力,提高了探索效率。     

多机器人组合最大覆盖面积寻优及预测方法

针对多机器人协同情况下最大覆盖面积的最优控制问题,提出了—种遵循叠加原则和强度径向衰减圆盘模型的多机器人组合有效覆盖面积估计、寻优、预测方法.使用蒙特卡罗法对机器人组合的有效覆盖面积值进行估算;使用多种群遗传算法得出组合的最大有效覆盖面积;使用支持向量回归机预测机器人个数与最大有效覆盖面积之间的关系.针对寻优以及预测结...     

机器人系统的图形仿真

本文中我们按照面向对象的方法定义了一种通用的数据结构，用来描述机器人及其环境；给出了图形消隐算法和碰撞检测算法，实现了机器人的三维动画显示；完成了机器人示教仿真和典型任务仿真的功能。以上功能在单机器人系统和双机器人系统中均得到了实现，并且能奶容易地推广到多机器人系统。我们将根据自己的经验就机器人图形仿真的主要方面作一个较完整的介绍。     

一种通用的移动机器人路径规划仿真系统

提出了一种通用的路径规划仿真系统的设计方案，详细描述了系统的模型结构和运行方式，并介绍了系统的关键技术特点。仿真系统中算法设计独立，扩充性好，仿真功能和交互能力强大，具有并发检验能力，极大的方便了路径规划算法的研究工作，并能进一步用于多机器人的路径规划仿真研究。     

基于相关机会规划的多机器人觅食过程的参数优化

针对随机环境中以觅食为任务的多机器人系统,在建立其整体数学模型基础之上,利用随机规划中的相关机会规划对影响整体系统性能的两个重要参数进行了优化分析,并采用基于随机模拟的遗传算法得到了优化结果.仿真结果表明,利用该方法可以实现随机环境下的系统优化控制,从而可为多机器人系统的行为规则优化提供理论依据.