多机器人围捕的人工力矩法研究

发布时间：2017-05-27 09:10

  本文关键词：多机器人围捕的人工力矩法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动机器人应用技术的飞速发展和人们的需求,机器人需要完成更加复杂并且多变的任务。然而单个机器人有限的能力已经不能满足人们的要求,因此多机器人协作系统成为迫切需要提高的技术。多机器人协作围捕是多机器人系统中的一个重要问题,本文针对该问题提出一种基于人工力矩的围捕算法,并应用matlab语言对所提算法进行了仿真验证。本文主要贡献有以下几个方面:第一,详细介绍了多机器人协作围捕发展的状况,分析了围捕过程中存在的问题以及现有方法的局限性。结合多机器人围捕行为深入研究了多机器人协作系统中自组织算法,然后提出了基于人工力矩方法的多机器人围捕的方法。第二,针对多机器人协作围捕问题,首先给出了个体机器人的模型及相关函数定义,设计了入侵者在不同状态下的运动模型。基于入侵者的模型给出了围捕曲线的定义、作用、以及求解算法。然后给出了围捕机器人据围捕曲线的位置计算自己的吸引点以及围捕机器人据探测范围内的环境信息调整自己吸引点位置的方法。第三,根据人工力矩方法的特点,给出了围捕机器人根据环境信息的变化调整运动控制的方案;分别给出了多个围捕机器人围捕单个入侵者和数个入侵者的算法;对围捕数个入侵者的算法进行了改进,使得围捕算法更加高效。分析和仿真结果证明了本文给出的基于人工力矩的自组织方法对于多机器人协作围捕单个入侵者和数个入侵者都是可行的、高效的。
【关键词】：围捕 局部信息 自组织 运动控制 人工力矩法
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 移动机器人研究的概述和现状9-12
• 1.2.1 移动机器人的概述9-10
• 1.2.2 国内外机器人发展状况10-11
• 1.2.3 移动机器人的主要研究方向11-12
• 1.3 多机器人围捕研究现状12-13
• 1.4 本文的研究内容13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 2. 系统模型与入侵者运动研究15-26
• 2.1 机器人模型15-17
• 2.2 相关定义和概念17-19
• 2.3 入侵者运动控制器设计19-25
• 2.3.1 基本思想19-22
• 2.3.2 入侵者受的排斥矩22-24
• 2.3.3 入侵者之间的协调矩24
• 2.3.4 入侵者的运动控制器24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3. 多机器人围捕单个入侵者研究26-41
• 3.1 围捕描述26
• 3.2 吸引点的计算和改进26-32
• 3.2.1 围捕曲线和吸引点的计算26-27
• 3.2.2 吸引点的改进27-32
• 3.3 围捕具体方案32-36
• 3.3.1 围捕问题描述32
• 3.3.2 围捕机器人的运动控制器设计32-36
• 3.3.3 围捕算法36
• 3.4 围捕动态目标的仿真分析和结论36-40
• 3.4.1 仿真分析36-40
• 3.4.2 结论40
• 3.5 本章小结40-41
• 4. 多机器人围捕多个入侵者研究41-59
• 4.1 多个入侵者关系描述41-42
• 4.2 围捕曲线的求解42-44
• 4.3 围捕具体方案44-47
• 4.3.1 围捕问题描述44-45
• 4.3.2 围捕机器人运动控制器设计45-47
• 4.4 围捕算法及仿真分析47-54
• 4.4.1 围捕算法47-48
• 4.4.2 仿真分析48-54
• 4.5 围捕算法改进及仿真分析54-58
• 4.5.1 改进围捕算法55-56
• 4.5.2 仿真分析56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5. 总结与展望59-60
• 参考文献60-63
• 读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65
• 作者简介65-66

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