基于生物智能算法的群体机器人协同控制

发布时间:2018-05-09 04:04

  本文选题:群体机器人 + 协同控制 ; 参考:《东华大学》2016年博士论文


【摘要】:随着机器人的使用模式从部件式单元应用向系统式应用的方向发展,机器人的应用已经逐渐地进入了大众的视野,同时群体机器人系统因其能够更好地满足人们的需求而得到了越来越多的关注与研究,相关的研究与应用也如雨后春笋般层出不穷。本论文介绍了群体机器人技术的起源、发展与应用,对领域内的主要研究方向和内容进行了分析和探讨,进而提出基于生物智能算法对群体机器人的控制方法进行优化。首先在菌群算法(Bacterial Chemotaxis)的基础上提出了改进菌群算法进行群体机器人自主目标搜索和围捕,利用自组织群体机器人解决该问题,提出了基于细菌趋化性的群体机器人智能控制算法实现目标搜索和围捕。根据目标区域内群体机器人的随机位置生成一个初始坐标系,再将目标区域划分为Voronoi单元,之后群体机器人在目标区域梯度信息的引导下实现目标搜索和围捕。仿真结果表明了算法的有效性及机器人发生故障时的鲁棒性。与群体机器人分布式控制等常用方法相比,模拟实验的结果表明,这种细菌趋局部最优,而且计算效率高。然后在上述算法的基础上,提出基于动态Voronoi图的群体机器人控制算法,在群体机器人进行任务操作时,根据机器人实时位置动态地划分目标区域,以确保机器人下一步的目标位置为距离自身最近的位置。仿真实验结果表明,算法的提出与实施有效地提高了群体机器人区域覆盖和目标围捕的效率,降低了重复探测率。接着,对于群体机器人控制中出现的带时滞随机连续噪声,给出基于随机基因调控网络(SGRN)和多目标优化的滤波器,仿真实验结果表明,滤波器的使用可以明显地提高在有噪声情况下基于SGRN群体机器人控制系统的收敛速度和运行精度。最后,对论文的全部工作进行了总结,并作出了群体机器人控制方法研究展望。
[Abstract]:With the development of robot application mode from component unit application to system application, robot application has gradually entered the public view. At the same time, more and more attention and research have been paid to swarm robot system because it can better meet the needs of people, and related research and applications have been springing up in endlessly. This paper introduces the origin, development and application of swarm robot technology, analyzes and discusses the main research directions and contents in the field, and then puts forward the optimization of the control method of swarm robot based on biological intelligent algorithm. Based on the bacterial colony algorithm (Bacterial Chemotaxis), an improved bacterial colony algorithm is proposed to search and capture autonomous targets of swarm robots, and self-organizing swarm robots are used to solve the problem. A swarm robot intelligent control algorithm based on bacterial chemotaxis is proposed to realize target search and capture. According to the random position of the swarm robot in the target area, an initial coordinate system is generated, then the target area is divided into Voronoi units, and then the swarm robot realizes the target search and capture under the guidance of the gradient information of the target area. The simulation results show the effectiveness of the algorithm and the robustness of the robot in the event of failure. Compared with the conventional methods such as distributed control of swarm robots, the simulation results show that the bacteria tend to be locally optimal and the computational efficiency is high. Then, on the basis of the above algorithms, a group robot control algorithm based on dynamic Voronoi diagram is proposed, which dynamically divides the target area according to the real-time position of the robot. To ensure that the robot's next target position is the nearest position to itself. The simulation results show that the proposed and implemented algorithm can effectively improve the efficiency of area coverage and target capture, and reduce the rate of repetition detection. Then, for the stochastic continuous noise with time delay, a filter based on stochastic gene control network (SGRN) and multi-objective optimization is given. The simulation results show that, The application of the filter can obviously improve the convergence speed and operation accuracy of the control system based on SGRN swarm robot in the presence of noise. Finally, the whole work of the thesis is summarized, and the research prospect of the control method of swarm robot is made.
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP242

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;2001恩格尔伯格机器人奖颁布[J];机器人技术与应用;2001年05期

2 ;神奇的机器人世界[J];机电新产品导报;2001年Z5期

3 宋树藩;采用机器人的有效自动化[J];世界制造技术与装备市场;2001年06期

4 ;创造出色的机器人[J];个人电脑;2003年04期

5 ;危险作业机器人——人类的好帮手——访国家863机器人技术主题专家组专家戴先中教授[J];机器人技术与应用;2003年03期

6 小才;;机器人时代[J];电脑爱好者;2006年13期

7 宋海宏;;机器人技术展望[J];山西煤炭管理干部学院学报;2006年04期

8 董炀斌;蒋静坪;何衍;;一种基于双令牌的多机器人协作策略研究[J];计算机工程;2007年12期

9 王国奎;刘彦波;;草方格铺设机器人综合、高效控制系统的设计[J];科技咨询导报;2007年20期

10 陈秀珍;潘拓;;21世纪初机器人技术的走向[J];中国设备工程;2007年11期

相关会议论文 前10条

1 杨朝虹;张海珠;;机器人技术的应用与发展[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

2 王明辉;王楠;李斌;;面向灾难救援的机器人控制站系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

3 郭戈;王燕;王伟;;一种多机器人协作方法[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年

4 崔世钢;邴志刚;彭商贤;王玉东;;基于远程脑概念的服务机器人开发平台的设计与研究[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年

5 杨莹;丁X;许侃;;国际机器人科学知识前沿演化的可视化分析[A];科学学理论与科学计量学探索——全国科学技术学暨科学学理论与学科建设2008年联合年会论文集[C];2008年

6 唐矫燕;赵群飞;黄杰;杨汝清;;基于两足步行椅机器人的人在环中的助残机器人控制系统[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

7 薛颂东;曾建潮;杜静;;具运动学特性约束的群机器人目标搜索[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年

8 张国伟;李斌;龚海里;王聪;郑怀兵;;废墟洞穴搜救机器人控制软件设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

9 崔世钢;方景林;刘嘉q;彭商贤;邴志刚;;服务机器人开发中测控问题的研究[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年

10 吴国盛;李云霞;李骊;;一种基于极坐标系下的机器人动态避碰算法[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前10条

1 冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年

2 莽九晨 周之然;有感“机器人道德法”[N];人民日报;2007年

3 记者 陈琳;机器人总动员[N];第一财经日报;2010年

4 记者 孙亚斐;千余支队伍携机器人亮相金城[N];兰州日报;2011年

5 崔鑫;机器人也能和您一起下厨[N];北京科技报;2012年

6 特约记者 杨保国;中国科大“蓝鹰”称雄机器人世界杯[N];大众科技报;2007年

7 本报记者  陈淑娟;机器人走近生活[N];计算机世界;2006年

8 虎虎;科学好玩(三)[N];四川科技报;2007年

9 孙潜彤;新松公司:在机器人研发领域显身手[N];经济日报;2008年

10 财宣邋Q孟推,

本文编号:1864482


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/1864482.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户43ac6***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com