一种特殊路网环境下的多机器人运动协调算法研究与实现

发布时间：2017-03-22 04:08

  本文关键词：一种特殊路网环境下的多机器人运动协调算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人工智能、机器学习、神经网络、遗传算法等技术的不断发展与进步,机器人学也逐渐被广泛研究。多机器人系统的发展为现代发展带来了新的创造力,机器人不仅可以替代人类进行各类繁杂的工作,甚至可以完成许多无法单纯依靠人力所完成的事情。截至目前,多机器人已在工业、服务、军事、运输等领域取得了大量的研究成果。本文的研究问题是在一个已知的路网环境中,如何合理协调机器人运动状态,在保证不产生碰撞的前提下,使得机器人尽可能快速的完成任务。针对路网环境下的多机器人运动协调问题,本文提出了求解多机器人执行任务最大完成时间最小化的算法。该算法主要由信息输入、中央控制器、碰撞检测、运动协调、仿真调度以及仿真评估这六大核心模块组成。为了降低碰撞检测的时间复杂度,算法采用了场景网格划分与路径间隔划分以减少需检测的碰撞点,并采用了基于轴向包围盒的层次包围盒法,进一步减少需检测对象的数量。考虑机器人的运动学约束,算法在使用混合整数线性规划求解目标函数时添加加速度等约束条件,使得仿真模拟结果更加切合实际。算法同时采用了路径分类方法以提高系统运行效率。为检测算法的正确性与鲁棒性,本文基于Qt与Visual Studio开发环境构建了两款实验平台。通过多组测试实验的结果表明,本文算法性能表现良好,且能够有效解决实际提出的问题。
【关键词】：多车式移动机器人 碰撞检测 路网 运动协调
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-17
• 1.1 研究课题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 研究内容和目标14-16
• 1.4 论文组织结构16-17
• 2 相关理论知识17-33
• 2.1 路网相关简介17-26
• 2.1.1 路网仿真模型17-19
• 2.1.2 路径规划算法19-24
• 2.1.3 路径生成算法24-26
• 2.2 车式移动机器人26-27
• 2.3 混合整数线性规划27-28
• 2.4 碰撞检测算法28-31
• 2.5 运动协调算法31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 一种特殊路网环境下的多机器人运动协调算法33-44
• 3.1 问题建模33-34
• 3.2 算法思路34-37
• 3.3 算法流程37-42
• 3.3.1 算法预处理37-41
• 3.3.2 算法设计41-42
• 3.4 算法分析42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 实验及结果分析44-51
• 4.1 实验环境44
• 4.2 实验平台44-46
• 4.3 实验数据和结果46-48
• 4.4 实验分析48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 5 结论51-52
• 5.1 论文总结51
• 5.2 研究展望51-52
• 参考文献52-55
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果55-57
• 学位论文数据集57

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