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《哈尔滨工程大学》 2006年
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多水下机器人系统合作与协调技术研究

孟宪松  
【摘要】: 水下机器人是人类认识海洋、开发利用海洋的主要手段之一。多水下机器人系统是水下机器人研究的重要组成部分,具有重要的研究意义和使用价值。 本文综述了多机器人系统、多水下机器人系统的研究现状,全面地总结了多水下机器人系统研究的关键技术、主要研究结果和存在的问题。 针对复杂的海洋环境,提出多水下机器人系统设计的评价标准,提出一种适用于多水下机器人系统的体系结构,分别给出了系统中通信控制有效和通信控制失败时的控制方法。 多机器人协调与协作机制与系统的体系结构密切相关,系统的动态组织与自组织依赖于不同的协调与协作机制,同时系统的体系结构也限制着协调与协作机制的选择。以多水下机器人编队为应用背景,对系统协调与协作机制进行深入研究。给出编队中单个水下机器人的运动控制方法;针对队形形成问题,提出基于行为效用理论的编队协调方法,以解决多机器人多目标点决策问题;针对队形保持问题,提出用于规划及控制多个水下机器人在动态环境中编队控制的一种有效机制,给出了编队规划协调算法、环境探索及路径获取和轨迹生成的方法,计算机仿真验证了编队控制的有效性和可行性。 讨论了多水下机器人系统编队时通信的应用及面临的困难。建立了多水下机器人通信系统,设计了系统中通信协议的媒介访问控制层(MAC层)协议,与基于竞争的Simple协议相对比,提高了水下通信的吞吐量和通信效率。计算机仿真结果表明设计的新协议在一定使用范围内具有更好的性能。 以水下机器人试验样机和移动机器人为实验平台,分别进行了两机器人跟随实验、协作推箱实验和水池实验,验证了队形保持控制中,编队规划协调、路径获取和轨迹生成方法的合理性和有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 周伟江;陈涛;任牧青;;基于虚拟领航者的UUV空间编队方法[J];应用科技;2011年11期
3 王芳;万磊;李晔;苏玉民;徐玉如;;欠驱动AUV的运动控制技术综述[J];中国造船;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 雷艳敏;多机器人系统的动态路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 吴宪祥;微型足球机器人位姿辨识与群智能路径规划技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 杨燕;水下航行器编队运动规划与稳定性研究[D];天津大学;2012年
5 姜丽梅;弱通信条件下多AUV编队控制及协作机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 尚桂杨;移动式水下观测网验证平台[D];上海交通大学;2011年
2 高鹏;受通讯距离约束的UUV编队控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 任牧青;基于声观通的AUV三维编队控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 姜磊;弱通信条件下水下机器人协调方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 林龙信;张代兵;张国忠;陈璟;;基于RS-232总线的多电机波形控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
10 陈余庆;王伟;;基于区域划分的非完整机器人编队复合控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨锦园;基于传感器管理的移动机器人融合算法研究[D];华中科技大学;2010年
3 魏榛;扑翼非定常气动力实验研究及相关应用探索[D];中国科学技术大学;2010年
4 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
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7 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年
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10 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
3 赵杨;船舶适航性与操纵性自航模系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 冯雪松;黑龙江省交通GIS综合管理系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张家飞;机器人群体协同任务规划与协调避碰[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾秋玲;李广文;闫建国;;水下编队航行机器人的前馈加反馈控制器设计[J];兵工学报;2007年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙秀军;混合驱动水下滑翔器动力学建模及运动控制研究[D];天津大学;2011年
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7 仲宇;分布式强化学习理论及在多机器人中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张家飞;机器人群体协同任务规划与协调避碰[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李波;水下无人航行器发展研究[D];西北工业大学;2002年
3 王兢;水下机器人编队系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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8 张琴;Lotka-Volterra模型的若干问题[D];吉林大学;2006年
9 许彦营;多水下机器人通信及协调方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 戚玮玮;光照变化条件下中型组足球机器人目标识别与定位方法研究[D];中国海洋大学;2011年
2 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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4 杨燕;水下航行器编队运动规划与稳定性研究[D];天津大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘勇;欠驱动船舶直线航迹控制[D];大连海事大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 梁金海;基于多智能体的军用智能水下机器人体系结构研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 温秀平;水下机器人特性分析及其控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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9 韩丽洁;水下机器人任务规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郑曙光;基于模糊、神经网络技术的水下机器人运动控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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