基于agent的多機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究

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1、武{叉理工人：學(xué)碗上學(xué)位論文摘要科技日新月異發(fā)展的今天，機(jī)器人技術(shù)也在急速向前發(fā)展，機(jī)器人的能力不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。因?yàn)橛性S多工作(如在時(shí)間和空間上分布很廣的任務(wù))單個(gè)機(jī)器人無法承擔(dān)，因此多機(jī)器人的出現(xiàn)應(yīng)運(yùn)而生。越來越多的事例表明，對(duì)于一些動(dòng)態(tài)性強(qiáng)而且復(fù)雜的任務(wù)，開發(fā)單個(gè)機(jī)器人遠(yuǎn)比開發(fā)多個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)復(fù)雜和昂貴。同時(shí)，隨著機(jī)器人生產(chǎn)線的出現(xiàn)及柔性制造系統(tǒng)的需要，人們想使多機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行自主作業(yè)的愿望越來越強(qiáng)烈，這些需求正在促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)朝著多機(jī)器人合作研究方向發(fā)展。由于路徑規(guī)劃問題是多機(jī)器人合理高效地執(zhí)行任務(wù)的前提，它對(duì)提高機(jī)器人的工作效率至關(guān)重要。如何選擇合

2、理甚至最佳的路徑是非常重要的研究課題。多機(jī)器人路徑規(guī)劃以多機(jī)器人系統(tǒng)為對(duì)象，在同一工作空間中為每一個(gè)機(jī)器人找到一條路徑，并保證每一時(shí)刻機(jī)器人與機(jī)器人之間無碰撞，機(jī)器人與環(huán)境之間無碰撞。本文研究基于智能體理論的多機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)。本文首先介紹了多機(jī)器人系統(tǒng)、多智能體理論(MAs)以及基于MAS的多機(jī)器人系統(tǒng)特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀，接著介紹了多機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，著重介紹了作為當(dāng)前多機(jī)器人路徑規(guī)劃研究熱點(diǎn)的幾種規(guī)劃方法，闡述它們的優(yōu)缺點(diǎn)。隨后，針對(duì)傳統(tǒng)算法在處理多機(jī)器人路徑規(guī)劃中遇到的避障死鎖問題，提出了基于改進(jìn)人工勢(shì)場法的路徑規(guī)劃方法。該方法根據(jù)傳統(tǒng)的單一固定人工勢(shì)場思

3、想，在吸引力、排斥力的基礎(chǔ)上按照統(tǒng)～的規(guī)則對(duì)機(jī)器人增加旋轉(zhuǎn)力，使有碰撞危險(xiǎn)的多個(gè)機(jī)器人都右轉(zhuǎn)(或左轉(zhuǎn))，避免了避障死鎖問題。隨后對(duì)有四個(gè)機(jī)器人的環(huán)境下用改進(jìn)人工勢(shì)場法作了路徑規(guī)劃的仿真和分析，并指出了該方法容易造成“浪費(fèi)”路徑等不足。針對(duì)這個(gè)方法的弊端，接著提出另一種基于混合算法的路徑規(guī)劃方法。該方法把每個(gè)機(jī)器人當(dāng)作一個(gè)Agent，Agent能夠主動(dòng)識(shí)別環(huán)境中障礙物性質(zhì)。先用遺傳算法對(duì)多機(jī)器人做全局規(guī)劃，在前進(jìn)過程中若有機(jī)器人之間的距離小于安全距離，則采用改進(jìn)人工勢(shì)場法進(jìn)行避障直至脫離避障危險(xiǎn)。然后對(duì)該算法作了仿真和分析。仿真結(jié)果表明。在本文提出的基于混合遺傳算法的

4、路徑規(guī)劃法較基于改進(jìn)的人工勢(shì)場法在時(shí)間和路徑上都有所改進(jìn)。最后針對(duì)兩種算法的不足對(duì)今后的工作提出展望。關(guān)鍵詞：多機(jī)器人，路徑規(guī)劃，智能體，人工勢(shì)場法，遺傳算法武漢理工大學(xué)硬仁學(xué)位論文AbstractAsscienceandtechnologyprogresses，therobottechnologyisdevelopingatahighspeed．Becauseoftherestrictionincapabilityandspaceforsinglerobot，multi-robotscomeintobeing．Researchshowsthatit’Smoreec

5、onomictodevelopsimplemulti—robotsthansinglecomplexrobottosolvesomedynamicanddifficultproblems．Andbesides，withthebirthofrobotproductlineandtheneedofmanufactureflexibility,peopleareeagertoachieverobot’sself-determination．Pathplanningisthepreconditionofaccomplishingmissionslogicallyandeff

6、icientlyformulti-robots．Howtochoosereasonableorevenoptimalpathisimportantquestionforstudy．Multi—robotspathplanningworksinthemultiplerobotssystem．ItsroleistoprogrampathsforeveryrobotwhileensuringnOcollisionbetweenrobotattdtheenvironmentorbetweenrobotsaUthetime．Thispaperwillstudypathplan

7、ningmethodinmulti-robotssystembased01'1Agenttheory．Firstly,thispaperintroducesthemulti—robotssystem，themulti-agentssystem(MAS)andthedevelopmentandcharacteristicofthemulti-robotssystem．Thenitintroducesthepathplanningmethodsofmulti—robots，emphasizingonsomepathplanningmethods，whichareth