本文關(guān)鍵詞：基于多移動(dòng)智能機(jī)器人編隊(duì)控制任務(wù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：經(jīng)過(guò)各國(guó)學(xué)者二十余年的探索和發(fā)展,多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)作研究已經(jīng)在國(guó)防和軍事、工業(yè)工程以及人類日常生活中占有重要空間。多機(jī)器人協(xié)作任務(wù)儼然已經(jīng)是機(jī)器人領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。想要更大程度的促使多機(jī)器人系統(tǒng)更高效快捷地完成任務(wù),除了在選用更高精度機(jī)器人和更高靈敏度的傳感器這些方面采取措施之外,采用更加合理有效的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和協(xié)作方式也是眾多研究者追求的目標(biāo)。本文將輪式機(jī)器人作為研究對(duì)象,以傳感器的環(huán)境感知作為背景,對(duì)多機(jī)器人合作定位、編隊(duì)控制及避障策略等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析與研究。多機(jī)器人坐標(biāo)系統(tǒng)模型的建立是編隊(duì)規(guī)劃過(guò)程的基礎(chǔ)性問(wèn)題,本文對(duì)常見(jiàn)的幾種坐標(biāo)系統(tǒng)(全局坐標(biāo)系統(tǒng)、機(jī)器人的局部坐標(biāo)系統(tǒng)及傳感器坐標(biāo)系統(tǒng))進(jìn)行分析綜合,建立了多機(jī)器人系統(tǒng)的坐標(biāo)模型。并且通過(guò)對(duì)機(jī)器人內(nèi)部傳感器(里程計(jì))的位姿估計(jì)模型及外部傳感器(激光測(cè)距儀)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析,幫助系統(tǒng)中機(jī)器人充分了解周圍環(huán)境信息。結(jié)合本文中選用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配備的傳感器設(shè)備,提出了一種基于相對(duì)位姿觀測(cè)的多機(jī)器人協(xié)作定位方法,僅利用視覺(jué)融合激光測(cè)距儀的測(cè)距信息來(lái)直接獲取Follower與Leader之間的相對(duì)距離和角度信息。在多機(jī)器人系統(tǒng)編隊(duì)控制方面,本文建立了“領(lǐng)航-跟隨”結(jié)構(gòu)模型,通過(guò)引入概念機(jī)器人“虛擬跟隨者VirtualR”,將編隊(duì)任務(wù)轉(zhuǎn)化為了對(duì)虛擬跟隨者的實(shí)時(shí)位姿跟蹤任務(wù),并為FollowerR設(shè)計(jì)出一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器的編隊(duì)控制算法,使多機(jī)器人系統(tǒng)最終形成所期望的結(jié)構(gòu)隊(duì)形。在障礙物環(huán)境下,綜合考慮其編隊(duì)控制任務(wù)過(guò)程中的環(huán)境約束,研究了一種動(dòng)態(tài)的隊(duì)形變換優(yōu)化策略,通過(guò)自主選擇隊(duì)形變換模式(Zero變換、隊(duì)形收縮變換和結(jié)構(gòu)變換),獲得最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使機(jī)器人編隊(duì)更易發(fā)揮團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)。在研究過(guò)程中,通過(guò)MATLAB仿真軟件和HR-I型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)理論成果進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明:本課題對(duì)多機(jī)器人協(xié)作領(lǐng)域的求知和探索具有一定的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：多機(jī)器人 環(huán)境感知 協(xié)作定位 編隊(duì) 避障策略
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 緒論9-22
• 1.1 課題來(lái)源與研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-11
• 1.3 相關(guān)技術(shù)的研究概況11-19
• 1.3.1 編隊(duì)任務(wù)里的多機(jī)器人定位研究綜述11-15
• 1.3.2 多機(jī)器人編隊(duì)控制主要技術(shù)綜述15-19
• 1.4 多機(jī)器人編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀分析19
• 1.5 本文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)19-22
• 2. 多移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制系統(tǒng)的研究22-37
• 2.1 多機(jī)器人編隊(duì)簡(jiǎn)介22-23
• 2.1.1 編隊(duì)控制的特點(diǎn)22
• 2.1.2 隊(duì)形形狀表示及參考點(diǎn)的選取22-23
• 2.2 多機(jī)器人合作編隊(duì)控制方法23-27
• 2.3 多機(jī)器人系統(tǒng)模型27-34
• 2.3.1 運(yùn)動(dòng)控制模型27-29
• 2.3.2 基于里程計(jì)的位姿估計(jì)模型29-32
• 2.3.3 坐標(biāo)系統(tǒng)模型32-34
• 2.4 激光測(cè)距儀的模型分析34-36
• 2.4.1 激光測(cè)距儀傳感器介紹34-35
• 2.4.2 激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)模型的建立35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3. 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器的多機(jī)器人合作編隊(duì)方法及實(shí)驗(yàn)分析37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 基于相對(duì)位姿觀測(cè)的編隊(duì)定位方法37-43
• 3.2.1 相對(duì)位姿觀測(cè)定位原理38-41
• 3.2.2 融合激光和視覺(jué)的領(lǐng)航機(jī)器人位置確定41-42
• 3.2.3 基于激光測(cè)距儀的相對(duì)角度信息估計(jì)42-43
• 3.3 編隊(duì)隊(duì)形控制結(jié)構(gòu)43-47
• 3.3.1 建立隊(duì)形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)43-46
• 3.3.2 領(lǐng)航-跟隨者隊(duì)形控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46-47
• 3.4 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器的聯(lián)合編隊(duì)策略47-50
• 3.4.1 編隊(duì)控制目標(biāo)47-48
• 3.4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器的設(shè)計(jì)48-50
• 3.5 仿真驗(yàn)證及結(jié)果分析50-53
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)條件50
• 3.5.2 仿真結(jié)果分析50-53
• 3.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析53-56
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹53
• 3.6.2 領(lǐng)航者機(jī)器人Leader做直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)53-55
• 3.6.3 領(lǐng)航者機(jī)器人Leader做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)55-56
• 3.7 本章小結(jié)56-57
• 4. 障礙環(huán)境下多機(jī)器人隊(duì)形變換及分析57-66
• 4.1 引言57
• 4.2 多移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)避障方法57-58
• 4.3 多機(jī)器人隊(duì)形變換避障策略58-61
• 4.3.1 隊(duì)形變換目標(biāo)58
• 4.3.2 隊(duì)形變換策略58-61
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析61-65
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備62
• 4.4.2 仿真過(guò)程及結(jié)果分析62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5. 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄： 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果71-72
• 致謝72-73

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4 記者 孫亞斐;千余支隊(duì)伍攜機(jī)器人亮相金城[N];蘭州日?qǐng)?bào);2011年

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6 特約記者 楊保國(guó);中國(guó)科大“藍(lán)鷹”稱雄機(jī)器人世界杯[N];大眾科技報(bào);2007年

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10 財(cái)宣邋Q孟推，

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