基于Petri网的移动机器人任务执行与推理系统设计

发布时间：2020-05-20 03:41

【摘要】：越来越复杂的应用场景和更加多样化的任务需要机器人拥有一个稳定可靠的任务执行系统,同时要求机器人具有一定的推理能力。针对机器人系统设计开发周期长和容易出现逻辑错误等问题,本文给出了一种基于Petri网的移动机器人任务执行与推理系统设计方法,主要内容如下:1、提出了基于Petri网的推理方法。针对确定性推理问题,将其环境和推理规则转化为推理Petri网,给出了根据机器人外部观测序列演化该Petri网进行推理的方法。针对不确定性推理问题,将概率联合分布以Petri网形式化方法来表示,实现对环境的了解下其他未知状态的不确定性推理。2、对于状态转移情况已知的系统,利用Petri网描述动作发生的前提、后果和代价,并给出了一种动作规划方法,该方法结合A*算法和Petri网演化规则来得到机器人到达目标状态花费代价最低的动作序列。3、给出了任务执行Petri网(Execute Petri net,EPN)的设计方法,并利用EPN的执行来调度各个功能单元的底层程序。将机器人任务分割成小的功能单元并用统一结构的Petri网积木表示,利用外部变迁将各个Petri网积木按照逻辑组合方法连接在一起可得到EPN,以此得到机器人任务执行系统。4、以人工智能中的经典例子Wumpus世界为例,搭建各个模块组成智能小车并以其为移动机器人实验平台,结合Matlab的GUI功能设计实验结果显示平台。最后根据本文提出的推理方法和EPN设计方法完成了针对本例子的任务执行与推理系统设计,利用实验验证了整个方法的正确性。本文方法能够借助Petri网直观易懂的优点,清楚地表示出任务执行过程,又可以借助Petri网的分析手段进行程序验证,而且可以利用Petri网矩阵将复杂计算转化为关联矩阵的线性代数计算,方便适应各种程序开发环境。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TP301.1

【参考文献】