收藏本站
《浙江大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于网络模型的多机器人系统研究

龙晓林  
【摘要】: 人工智能和机器人技术的迅猛发展给一些复杂、未知或危险性领域的任务完成带来了新的希望。自从上世纪80年末分布式移动机器人的概念被提出以后,多机器人系统的研究就如雨后春笋一般地迅速发展起来。多机器人系统在军事、航空航天、工业制造、自然界探索、灾害预防与处理、以及服务业等领域的远大应用前景吸引着大量的学者对多机器人系统的研究兴趣。但多机器人系统内部的关系极其复杂,系统的能力和潜力与系统中的各个机器人能否恰当处理好相互之间的竞争,并友好协作有着相当密切的关系。而系统中各个机器人的信息交换和共享,即各机器人间的相互通信是多机器人系统协作的充分而又必要的条件。通信的时间、效率和质量极大地影响着整个系统的适应性、灵活性和可靠性。 本文在建立了多机器人系统的物理、通信、控制网络模型的基础上,利用网络图论、矩阵理论、分布式算法等一些有效的数学工具对系统的通信、信息流和分布式控制进行了分析和设计,得到了一个从通信结构、信息流传播方式到分布式控制等方面都优化的系统。本文所做的主要研究工作和成果如下: (1)建立了多机器人系统的物理、通信和控制网络模型,并分析了多机器人系统内的信息来源,概述了智能机器人的多传感器信息融合方法。 (2)根据小世界网络的特点,提出了依据全局效率和局部效率演化小世界网络的方法,并按照此方法演化了不同规模的多机器人系统的通信网络,得到了一个小世界网络模型的通信结构。 (3)利用网络图论、矩阵理论、分布式算法等数学工具对多机器人系统协作中的信息流和一致性问题进行了研究,多机器人系统的协作可在状态层或协作变量层达到一致性。本文给出了同步网络和部分同步网络的一致性协议,证明了所提出协议的收敛性,并通过对同步网络、部分同步网络及小世界网络的仿真进一步验证了所给出的一致性协议的收敛性。 (4)研究了多机器人编队系统,建立了通信和控制网络模型,并分析了编队系统的稳定性。 (5)提出了一种改进的多目标粒子群(PSO)优化算法,引入了外部知识库和变异算子,在Pareto多目标优化概念的基础上,运用此算法对多机器人编队系统进行了优化,仿真结果显示了多目标PSO算法能快速高效地优化多目标函数。 对上述问题的研究结果显示,本文所建立的多机器人系统的网络模型使分析和设计多机器人系统的协作策略更简单明了;小世界网络的演化构造了一个优化的多机器人系统的通信网络;信息流的一致性收敛问题的研究证明了通信在协作中的重要性;多目标PSO算法在多机器人编队优化控制中的成功应用说明了本文所提出的改进的PSO优化算法的有效性,从而得到了一个通信、控制都优化的多机器人系统。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 周英;;多机器人网络中资源公平分配的研究[J];计算机安全;2012年04期
2 周立海;杨洪勇;;基于虚拟领导者的多智能体蜂拥行为研究[J];计算机仿真;2012年06期
3 毕鹏;罗建军;张博;;一种基于一致性理论的航天器编队飞行协同控制方法[J];宇航学报;2010年01期
4 毕鹏;罗建军;张博;;基于网络同步的航天器编队飞行姿态控制方法[J];中国空间科学技术;2010年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 樊玮虹;基于机器人群的主动传感器网络的建模、规划与控制[D];国防科学技术大学;2011年
2 杨帆;多移动机器人编队控制与协作运输研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 苏艳;分布式移动机器人通信网络的研究[D];沈阳理工大学;2010年
2 张亚东;无人驾驶智能车动态目标检测与跟踪[D];大连理工大学;2011年
3 江腾;基于输出调节的线性网络化系统同步控制研究[D];浙江大学;2012年
4 马玉峰;分布式微小型机器人通信网络的研究与实现[D];沈阳理工大学;2009年
5 江冀海;基于PSO算法的复杂网络抗毁性优化及应用研究[D];华东交通大学;2012年
6 孙换春;基于信息融合的油井计产与工况分析技术应用研究[D];西安石油大学;2012年
7 范君;多移动机器人LTE系统下协作的信道估计与仿真研究[D];北京邮电大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 龙晓林,蒋静坪;基于SVM的机器人工件识别[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年02期
2 顾国昌,仲宇,张汝波;一种新的多智能体强化学习算法及其在多机器人协作任务中的应用[J];机器人;2003年04期
3 朱晓芸,杨建刚,何志钧;神经网络的多传感器数据融合基于新算法在障碍物识别中的应用[J];机器人;1997年03期
4 王硕,范永,谭民;基于遗传算法的参数优化在多移动机器人系统中的应用[J];自动化学报;2002年04期
5 王卫华,陈卫东,席裕庚;移动机器人地图创建中的不确定传感信息处理[J];自动化学报;2003年02期
6 龙晓林,蒋静坪;基于Web的多机器人远程控制[J];武汉大学学报(工学版);2005年03期
7 程磊;王永骥;朱全民;;基于智能体的多移动机器人群集编队控制系统[J];系统工程与电子技术;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李玉榕;信息融合与智能处理的研究[D];浙江大学;2001年
2 丁滢颍;基于个性的多机器人协作研究[D];浙江大学;2005年
3 罗志增;机器人多感觉传感器系统与多信息融合技术[D];浙江大学;1998年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁晖坪;;行(列)反对称矩阵的QR分解[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
2 李淑华;徐良培;陶建平;;基于支持向量机的我国水产品出口贸易风险预警研究[J];安徽农业科学;2008年30期
3 程伟;张燕平;赵姝;;支持向量机在粮食产量预测中的应用[J];安徽农业科学;2009年08期
4 赵万明;黄彦全;谌贵辉;;基于支持向量机的农村用电量需求预测[J];安徽农业科学;2009年25期
5 郑维英;一个矩阵不等式的改进及应用[J];鞍山钢铁学院学报;2000年05期
6 程高明,郭良栋;几个区间矩阵稳定性的充分条件[J];鞍山科技大学学报;2003年06期
7 张峰;王金超;陈雪波;;机器人队形控制中的二叉树方法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
8 左卫兵,程炎焱;矩阵方程A_(m×n)X_(n×s)=B_(m×s)的解及其应用[J];安阳师范学院学报;2003年05期
9 呙林兵;;改进的Schur不等式及其应用[J];保定师范专科学校学报;2007年04期
10 邹心遥;姚若河;;基于LSSVM的小子样元器件寿命预测[J];半导体技术;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;;一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王红;周越;;移动机器人的分层式运动规划方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Swarm Intelligence Based WSN-Mediated Distributed Multi-Robot Task Allocation[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 仲朝亮;刘士荣;吕强;;RobSim:一种多移动机器人仿真系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 康传会;汪晓东;汪轲;常健丽;;基于最小二乘支持向量机的迟滞建模方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 付佳;王美玲;杨毅;周培德;;基于计算几何算法的多智能体快速编队[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;A Multiple Tuning Method for PID Controllers Using Constrained Particle Swarm Optimization[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 李勇刚;李浩;阳春华;王莎;;基于NIWVP-PSO的沉铁过程铁离子浓度软测量[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 刘英林;刘洪鹏;査星云;宋扬;;基于SVM的热轧钢卷性能分析[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
9 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
10 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010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 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 姜成玉;基于支持向量机的时间序列预测[D];辽宁师范大学;2010年
5 李海清;支持向量机在金融市场预测中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
6 秦丰林;面向机器人足球比赛的开放式仿真系统开发[D];浙江理工大学;2010年
7 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
8 李会臣;基于时频分析的齿轮故障机理及诊断研究[D];郑州大学;2010年
9 邓禄群;高光谱图像类别信息相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖爱平,孙汉旭,谭月胜;基于蓝牙技术的机器人模块化无线通信设计[J];北京邮电大学学报;2004年01期
2 张子迎;张汝波;刘心;;多机器人混合编队控制[J];北京邮电大学学报;2008年06期
3 李科杰,宋萍;微小型无人系统技术在未来战争中的重要意义及发展动向[J];传感器世界;2004年01期
4 姜海,叶猛,何永明,程时昕;一种节省能量的移动Ad Hoc网络组播选路协议[J];电路与系统学报;2002年02期
5 孙学斌,周正;自组网环境下利用单向链路的能源节省路由研究[J];电路与系统学报;2003年05期
6 赵志峰,郑少仁;Ad hoc网络体系结构研究[J];电信科学;2001年01期
7 陈晋伦 ,周正;Ad hoc网络技术及研究现状[J];信息技术与标准化;2005年06期
8 刘任平,谢铁军,程涛;玩具足球机器人红外线通信装置设计[J];电子技术;1999年12期
9 郭伟;野战地域通信网可靠性的评价方法[J];电子学报;2000年01期
10 许力,郑宝玉;MANET环境下基于能量保护的路由策略及其研究进展[J];电子与信息学报;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋杰;无线传感器网络覆盖控制研究[D];国防科学技术大学;2005年
2 汪学清;无线传感器网络中连通与覆盖问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 梁华为;基于无线传感器网络的移动机器人导航方法与系统研究[D];中国科学技术大学;2007年
4 柳林;多机器人系统任务分配及编队控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 陈世明;基于局部信息的若干群体行为研究[D];华中科技大学;2006年
6 陈忠泽;基于MAS的多机器人协作系统若干问题的研究[D];上海交通大学;2001年
7 徐德刚;基于复杂网络理论的复杂系统同步控制研究[D];浙江大学;2007年
8 李勇;多Agent系统联盟及任务分配的研究[D];合肥工业大学;2008年
9 吴正平;复杂网络建模与一致性及在多移动智能体中的应用[D];华中科技大学;2007年
10 刘剑锋;卫星编队飞行队形控制与重构技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗强;点对点无线网桥的设计与实现[D];东南大学;2004年
2 唐述博;非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究[D];大连理工大学;2005年
3 刘建华;多机器人编队与通信问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 罗楠菁;基于节能移动Ad Hoc网络路由协议研究和仿真[D];武汉理工大学;2007年
5 陈鹏程;轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[D];江南大学;2007年
6 彭琳;多移动机器人群集运动控制研究[D];华中科技大学;2006年
7 付二寅;基于WLAN的移动机器人远程控制系统研究[D];西安理工大学;2007年
8 高银中;用示功图计算抽油机井井口产液量方法研究[D];北京交通大学;2007年
9 陈勇;Ad Hoc网络的节能路由算法研究[D];浙江大学;2008年
10 边建美;纸浆纤维的图像分割与识别方法研究[D];山东轻工业学院;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 台秀华;;一致性方法的多仿生机器鱼编队对齐行为[J];黑龙江科技学院学报;2012年01期
2 马广富;梅杰;;多星系统相对轨道的自适应协同控制[J];控制理论与应用;2011年06期
3 王银涛;严卫生;;多自主水下航行器系统一致性编队跟踪控制[J];控制理论与应用;2013年03期
4 张安慧;孔宪仁;张世杰;王峰;;一种具有多领航者的姿态协同控制算法[J];哈尔滨工业大学学报;2013年03期
5 曹子尧;;常值海流作用下多自主水下航行器编队控制[J];火力与指挥控制;2013年08期
6 刘付成;梅杰;马广富;;有向图中模块化航天器系统相对轨道的自适应分布式一致性[J];控制理论与应用;2014年02期
7 田静;程月华;姜斌;成婧;陈志明;;有限通信情况下的航天器编队协同控制研究[J];航天控制;2014年04期
8 张保群;宋申民;陈兴林;;带时延和拓扑切换的编队卫星鲁棒协同控制[J];宇航学报;2012年07期
9 张海博;胡庆雷;马广富;;基于有向图的航天器编队鲁棒自适应姿态协同跟踪控制[J];宇航学报;2012年08期
10 王晓初;尤政;赵开春;李滨;;分布式卫星系统的协同导航估计方法[J];宇航学报;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张安慧;大规模航天器编队协同控制性能分析与信息拓扑设计[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 张海博;有向通讯拓扑下多航天器系统分布式协同控制[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 周稼康;航天器编队飞行分布式协同控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 周信;综采装备协同控制关键技术研究[D];中国矿业大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗志增,何发昌;用PVDF制作的机器人传感器[J];传感器技术;1997年03期
2 罗志增,张启忠,何发昌;机器人压阻阵列触觉数据采样的研究[J];传感器技术;1997年05期
3 张启忠,罗志增;一维压电式触觉传感器去耦问题的研究[J];传感器技术;1997年06期
4 李兆杰,郭呈贺,钱文瀚;多传感器集成融合技术[J];传感器技术;1996年06期
5 张雨,温熙森;设备故障信息融合问题的思考[J];长沙交通学院学报;1999年02期
6 薛方正,方帅,徐心和;基于离散变量动作空间的多移动机器人对抗策略系统[J];东北大学学报;2004年12期
7 马明山,朱绍文,何克忠,李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期
8 马洪超,胡光道;地学数据融合技术综述[J];地质科技情报;1999年01期
9 罗志增,蒋静坪;基于D-S理论的多信息融合方法及应用[J];电子学报;1999年09期
10 郁文贤,雍少为,郭桂蓉;多传感器信息融合技术述评[J];国防科技大学学报;1994年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐东;多机器人系统的关键技术研究[J];应用科技;2004年07期
2 熊举峰,谭冠政,盘辉;多机器人系统的研究现状[J];计算机工程与应用;2005年30期
3 吴正平;关治洪;吴先用;;基于一致性理论的多机器人系统队形控制[J];控制与决策;2007年11期
4 姚俊武;黄丛生;;多机器人系统协调协作控制技术综述[J];黄石理工学院学报;2007年06期
5 马斌奇;;多机器人系统的研究现状及发展[J];科技信息;2009年04期
6 吴军;徐昕;连传强;贺汉根;;协作多机器人系统研究进展综述[J];智能系统学报;2011年01期
7 赵晓巍;袁庆;;多机器人系统在汽车焊接中的应用研究[J];中国高新技术企业;2014年09期
8 顿文力,孟庆春,庄晓东;对抗性多机器人系统对手建模的研究[J];计算机应用研究;2004年03期
9 王磊,唐华斌,孙增圻;多机器人系统形成联合协作的综合评价算法[J];清华大学学报(自然科学版);2005年04期
10 王佳;吴晓蓓;徐志良;;多机器人系统的互联控制问题讨论[J];控制工程;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 苏丽颖;么立双;李小鹏;杜峰;;多机器人系统任务分配问题的建模与求解[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集(第五分册)[C];2013年
2 袁云;张涛;张莹;;基于网络知识平台异种多机器人系统智能协调行为的动态学习[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
3 郝莉莉;顾浩;杨惠珍;康凤举;;多机器人系统合同网任务分配方法的改进与仿真[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会——2012年水下复杂战场环境目标识别与对抗及仿真技术学术交流论文集[C];2012年
4 殷波;孟庆春;庄晓东;;基于模糊逻辑的多机器人系统智能学习方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
5 倪春波;孔一斐;杨月全;曹志强;张天平;;粒子群优化及其在多机器人系统中的应用展望[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集(第五分册)[C];2013年
6 王磊;孙增圻;;基于行为的对手意图识别与对策决策[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年
7 孟庆春;殷波;王旭柱;王汉萍;谭锐;葛玉荣;苑泉乐;;对多机器人系统工作空间进行实时建模的研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
8 戴朝晖;吴敏;陈鑫;;利用队列控制实现多机器人合作搬运[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 善灵;清华一项目获教育部留学回国人员科研启动基金资助[N];科技日报;2007年
2 陈晓莉;造纸行业机器人通过验收[N];中国绿色时报;2011年
3 本报记者 祝蕾 通讯员 徐彦波;我国造纸业机器人包装搬运装备实现自主化[N];济南日报;2011年
4 本报记者 李蕾 本报实习生 张敏 刘沁;八大菜系,机器人“管家”全精通[N];解放日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王磊;动态对抗性环境下多机器人系统合作研究[D];清华大学;2005年
2 龙晓林;基于网络模型的多机器人系统研究[D];浙江大学;2007年
3 祖丽楠;多机器人系统自主协作控制与强化学习研究[D];吉林大学;2006年
4 董炀斌;多机器人系统的协作研究[D];浙江大学;2006年
5 李淑琴;面向任务的多机器人系统的组织设计研究[D];南京理工大学;2005年
6 柳林;多机器人系统任务分配及编队控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 刘亚波;异构多机器人系统协同技术研究[D];浙江大学;2011年
8 严勇杰;多机器人系统协调与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 部若谷;多机器人系统通信模块的设计与实现[D];上海交通大学;2008年
2 李根;矿井救援多机器人系统任务分配优化算法研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
3 金露;基于社区感知网络的多机器人系统Q-学习与运动控制研究[D];扬州大学;2013年
4 吴笑萍;一类多机器人系统任务分配方法的研究[D];南京理工大学;2012年
5 韩飞;基于多机器人系统的K近邻增强学习与运动控制[D];扬州大学;2012年
6 吴思思;分布式多机器人系统控制研究[D];华中科技大学;2006年
7 贾润亮;多机器人系统路径规划研究[D];太原理工大学;2008年
8 吴锋;多机器人系统路径规划方法研究[D];广东工业大学;2012年
9 汪浩杰;多机器人系统中围捕策略的研究[D];华中科技大学;2007年
10 孙晓辉;基于MAS的多机器人系统的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026