露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作.为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作.利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿.搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务.     

基于市场机制的多机器人救火任务分配策略

为解决多机器人系统领域中动态分布式任务分配的问题,对多机器人合作救火任务进行研究。建立了多机器人动态环境下合作救火任务的模型,并针对任务特点提出了一种基于市场机制的任务分配策略。在出价公式的构造上同时考虑了距离、火势、时间等因素,符合救火任务动态任务分配的要求。并在自主开发的仿真试验平台上进行了仿真验证,对试验结果进行了分析。实验结果表明,该分配策略在不同工况下均能高效地实现多机器人救火任务中的动态分布式任务分配问题。     

基于Cricket无线定位的移动机器人控制系统

移动机器人系统的定位问题是移动机器人导航控制的前提.将Cricket无线定位技术与移动机器人控制系统相结合,建立一套基于无线传感器网络定位的机器人控制系统,完成了Cricket无线传感器网络定位系统与移动机器人系统的信息传输与集成,实现对移动物体的定位、导航与控制.在静止情况下,Cricket系统的定位精度较好,定位采样数据误差在3cm内波动.当移动物体以较快速度变换位置时,系统的延时时间约为60ms左右.     

多机器人系统任务分配研究

设计分布式同质的多机器人系统,以实现以负载平衡为目的的任务分配。机器人个体使用包容框架拓扑结构和基于感知到行为的控制,使用视觉系统通过局部观察获取周围环境信息,由状态转移方程选择任务执行,实现从局部到全局的针对多机器人系统的涌现式协调方法。宏观数学模型从理论上证明了任务分配的正确性,再由真实环境下物理实验验证了这一多机器人系统可以达到指定的任务分配效果。     

多无人机协同机场驱鸟任务分配

为解决传统机场驱鸟效率不高的问题,将多无人机协同技术引入该领域,基于自创的“伏击法”的驱鸟策略完成任务规划建模,并设计了一种基于遗传算法的任务分配方法。分别引入了推理树分析法和模糊逻辑分析法对参数进行优化选择,评价鸟击威胁和无人机拦截效率这两个任务规划的前置条件。设计了多个约束条件以保证任务规划的实际效果,并基于比例导引制导律对无人机执行任务时间进行估计。仿真实例表明,该方法在多个约束条件和同时面临多个鸟类目标的条件下,能有效完成多无人机协同驱鸟任务分配工作。     

宏观建模与多机器人自组织任务分配

针对两个紧耦合子任务的任务分配问题,从宏观层面上进行了数学建模,通过求解该数学模型,获得了任务分配需要遵循的基本分配原则.根据该原则设计了一个随机任务选择模型以及相应算法,通过统计机器人操作子任务的时间,算出每个子任务的选择概率,然后以该概率随机选择子任务.对基于该算法的随机系统进行了统计建模,分析表明该算法下任务分配结果与基本分配原则保持一致.最后,建立了一个多机器人物品搬运仿真实验系统,将任务分配算法应用到该系统,分析了算法的有效性以及各种参数对实验结果的影响.     

应用推杆电机的多机协调叉车搬运机器人

多机协调搬运机器人是利用了蚂蚁搬家的原理,同时结构上模仿液压叉车的结构原理,单机机体采用推杆电机代替常见的液压系统用以实现直线行程,在导轨的设计,连接方式和工作方式方面均做了一定的创新,同时实现智能化,可以实现在遥控系统的控制下,在特定的工作方式下用多个搬运机器人协同完成搬运。     

基于Zigbee的机器人无线通信系统

为提高机器人之间的通信效率, 将无线传感器网络Zigbee技术和机器人通信接口技术相结合, 解决了多机器人之间的协作通信问题。研究了基于Zigbee的机器人无线通信系统, 该系统不仅可以实现机器人间相互通信, 而且实现了无线通信系统信息的实时收发, 完成了机器人无线通信平台的搭建。通过实验验证, 机器人之间可以正常通信, 改善了机器人之间无线通信系统信号的传输问题, 提高了传输效率, 且实用性强。     

基于Arduino技术的光电搬运机器人设计与编程（一）：循线技术与线路控制

本文基于Arduino技术,对中国工程机器人大赛的光电搬运项目所涉及的循线与线路控制2个关键技术环节,做了较详尽的技术分析.采用模拟及数字红外传感器作为搬运机器人制作的前端输入部件,实现模拟循线,同时利用传感器返回的数字信号对小车的行驶线路实施精确控制.     

仿生球形两栖机器人多机协同控制系统设计

为了实现球形两栖机器人的多机协同控制系统,利用无线控制的方式,实现上位机对多台机器人的编队控制及远程控制,从而对球形两栖机器人进行组队完成作业规划并统一控制。通过对通信控制协议的编写,拟建立XBee通信模块与单片机之间的系统连接,并且XBee模块之间也可以进行通信,编写串口通信协议,通过上位机对多个球形两栖机器人进行一对多的多机协同控制。上位机采用图形化的编程软件LabVIEW给无线通信模块XBee的发射端发送控制信号,对下位机上装有XBee模块接收端的多机器人进行协同控制。实验证明,本文设计的多机协同控制系统能对多个机器人进行协同控制,实现不同机器人完成不同任务并协同工作的要求。     

煤矿安全生产实时监控系统设计方案

针对我国现在煤矿安全生产的现状,提出了煤矿安全生产实时监控系统设计方案。该方案通过监控中心和矿井现场CAN监控网络实现了对煤矿安全生产的实时监控。在监控中心部分,由组态软件配合数据库技术实现对整个监控网络的监测、控制、管理和维护;上位机CAN节点则负责监控中心与现场CAN网络监控节点之间的协议数据转换;分站监控节点主要承担矿井现场的数据采集和断电逻辑控制。     

一种WSN环境下多机器人协作式声源定位方法

研究多机器人协作式任务执行具有现实意义。针对目前机器人声源定位算法不能满足多机器人协作式搜寻声源的场合,提出一种无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)环境下的多机器人窄带声源定位方法。该方法根据接收信号强度对多个机器人的全局坐标进行测距定位,利用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)定位方法估计机器人与声源的相对距离,并结合全相位傅里叶变换(all-phase FFT,apFFT)算法提高相对距离的估计精度,最后通过测距定位算法得到声源的全局坐标值。在4个WSN节点和3个机器人组成的系统中进行方法测试,实验结果表明：该方法能实现三机器人协作式的声源定位任务,定位准确率较高,可满足搜救场合中声源定位的要求。     

矿井UWB信号功率谱分析及传输性能

为解决UWB信号对现有无线通信的干扰问题,深入分析了高斯脉冲的时域和频域特性,通过对高斯脉冲高阶求导的方法,增加时域波形过零次数,使之中心频率右移,满足FCC对UWB功率限制的规定。针对煤矿井下无线通信环境的特殊性,建立了信号发射功率、调制方法、传输速率与通信距离之间的关系,并仿真证明。     

煤矿井下OFDM自适应调制技术

煤矿井下环境恶劣,多径效应带来噪声增加和误码率上升,使通信质量下降。针对这一情况,将正交频分复用（OFDM）自适应调制技术引入井下无线通信系统,选择瑞利衰落信道模型,采用SVD算法和低通滤波、三次样条插值算法进行信道估计和插值,并对OFDM自适应调制算法进行性能仿真。结果表明,自适应调制算法的误码率性能明显优于固定调制;SBLA自适应调制算法比Greedy、Fishcher和Chow算法更易实现;低通滤波插值算法比三次样条插值法更能准确估计信道特性。该研究为煤矿井下信息的实时、高速、准确传输提供了技术参考。     

A new coordination method for multi-robot system

This paper proposes a new coordination method for multi-robot system. The state space for a multi-robot system is constructed according to the task requirements and system characteristics. Reachable state for the system is constrained by the system's internal and external constraints, under which the task is executable if there exists a state transition trajectory from the initial to the goal state in its state space. If the task is realizable, the feasible or the optimal strategy for task execution could then be investigated in the state space. Otherwise, the task could be modified to be realizable via adjusting system's configurations and/or task constraints, which provides critical guidance for system reconstructions. This contributes to the designing and planning of the robotic tasks. Experiments of multi-robot formation movement are conducted to show the validity of the proposed method.     

厚板双面双弧焊机器人任务规划及仿真

针对低合金高强钢厚板生产效率低下,采用双面双弧不清根焊接工艺为实现机器人智能化焊接提供了可能.采用离线仿真结合集散控制实现了多种焊接方法、多个任务和多种机器人复杂焊接系统的集成.通过建立指令目录实现了多机器人编程指令的管理,设置指令目录的指令执行条件实现机器人间运动时序关系的控制,最终实现了多机器的编程与仿真.建立集中控制中心,根据工艺要求和机器人执行条件对多任务进行规划管理,实现厚板双面机器人自动化焊接任务.     

区域性煤炭运输节点的优化

针对当前我国煤炭行业物流诸多现实问题,尤其是煤炭运输通道规划合理化问题,通过对煤炭物流客户的需求量、运输距离及多式联运等信息的分析,并在对煤炭配送中心选址的重要性、合理性及其煤炭调运成本的影响因素的研究之后,文中运用煤炭配送中心合理的选址优化模型与配送成本优化模型等优化方法,实现煤炭运输成本最小化,以达到优化区域性煤炭运输节点的目的。煤炭配送中心合理的选址优化模型与配送成本优化模型的科学性和有效性也经过实验证明其应用的实际价值,为我国煤炭运输通道合理化的建设提供理论和技术支持,也有为我国煤炭运输通道的未来发展提供了指导性的意义。     

基于集对贴近度的多机器人能力评估

为解决多机器人任务分配的问题,把集对分析的思想引入机器人能力综合评估中,利用多属性决策方法对任务的多项指标进行评估.将多个指标组成的指标集视为由多个指标组成的指标空间,运用欧式空间权距离的方法分析集对贴近度.采用贴近度算法进行大样本仿真和分析,仿真结果表明了该算法的有效性,同时该算法对相似的结果可进行有效区分.