多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航中的免疫路徑規(guī)劃技術(shù)研究

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1、學(xué)校代碼：10289分類號(hào)：TP242密級(jí)：公開(kāi)學(xué)號(hào)：139020010江蘇科技大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文（全日制專業(yè)學(xué)位）多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航中的免疫路徑規(guī)劃技術(shù)研究研究生姓名江亞峰導(dǎo)師姓名袁明新申請(qǐng)學(xué)位類別工程碩士學(xué)位授予單位江蘇科技大學(xué)專業(yè)領(lǐng)域機(jī)械工程論文提交日期2016年5月6日研究方向機(jī)電系統(tǒng)控制及自動(dòng)化論文答辯日期2016年6月8日答辯委員會(huì)主席潘寶俊教授評(píng)閱人2016年6月6日分類號(hào)：TP242密級(jí)：公開(kāi)學(xué)號(hào)：139020010多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航中的免疫路徑規(guī)劃技術(shù)研究學(xué)生姓名江亞峰指導(dǎo)教師

2、袁明新副教授江蘇科技大學(xué)二O一六年六月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheimmunepathplanningofmultiplemobilerobotautonomousnavigationSubmittedbyJiangYafengSupervisedbyYuanMingxinJiangsuUniversityofScienceandTechnolog

3、yJune,2016江蘇科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：年月日摘要隨著移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，傳統(tǒng)單機(jī)器人系統(tǒng)的研究已難以滿足復(fù)雜環(huán)境下多任務(wù)處理的需求，從而促使多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)作被廣泛研究。目前，多移動(dòng)機(jī)器

4、人系統(tǒng)主要應(yīng)用于大倉(cāng)儲(chǔ)空間下的多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)、足球機(jī)器人、多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同探索與地圖構(gòu)建等。廣泛的應(yīng)用前景使得多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究成為研究者的關(guān)注重點(diǎn)。本文主要針對(duì)多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，研究多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航中的免疫路徑規(guī)劃技術(shù)。路徑規(guī)劃技術(shù)是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航，文中首先展開(kāi)了免疫路徑規(guī)劃技術(shù)研究，即如何引導(dǎo)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)從起點(diǎn)到終點(diǎn)規(guī)劃出一條無(wú)碰撞路徑。而為了解決移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃過(guò)程中可能存在的局部極小問(wèn)題，文中提出了特異性免疫路徑規(guī)劃算法

5、，算法在獨(dú)特型免疫網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)免疫動(dòng)力學(xué)模型，增加了特異性免疫規(guī)劃算子及特異性免疫機(jī)制，從而有效引導(dǎo)機(jī)器人走出局部極小環(huán)境；此外，為了進(jìn)一步提高移動(dòng)機(jī)器人免疫規(guī)劃性能，文中提出了二次免疫路徑規(guī)劃算法，算法在不改變系統(tǒng)原有配置的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入二次免疫應(yīng)答機(jī)制，迅速增殖機(jī)器人免疫行為抗體數(shù)量，從而細(xì)化機(jī)器人動(dòng)作方向，提高免疫規(guī)劃性能。要實(shí)現(xiàn)多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航，還需要解決環(huán)境感知問(wèn)題，本文基于分布式視覺(jué)系統(tǒng)，構(gòu)建多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而實(shí)時(shí)獲取環(huán)境中機(jī)器人、障礙物和目標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)信

6、息；此外，針對(duì)環(huán)境中的不規(guī)則障礙物，為了進(jìn)一步精確檢測(cè)此類障礙物，通過(guò)機(jī)器人本體搭載的多個(gè)測(cè)距傳感器，文中開(kāi)展了基于異型細(xì)胞雜交的多傳感器數(shù)據(jù)免疫融合研究，從而準(zhǔn)確感知機(jī)器人周圍的障礙物分布情況，多傳感器數(shù)據(jù)免疫融合實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確感知環(huán)境中的障礙物分布信息。最后，文中基于多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航算法應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用算法包括特異性免疫路徑規(guī)劃算法和二次免疫路徑規(guī)劃算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述兩種免疫路徑規(guī)劃算法均能夠成功引導(dǎo)多移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，且在路徑

7、規(guī)劃長(zhǎng)度及平滑度方面表現(xiàn)出良好的性能。關(guān)鍵詞多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)；多移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航；免疫路徑規(guī)劃；特異性免疫；二次免疫應(yīng)答；多傳感器數(shù)據(jù)融合IAbstractWiththerapiddevelopmentandapplicationofmobilerobottechnology,itisdifficultforthetraditionalsinglerobotsystemtomeettheneedsofmultitaskprocessingincomplexenvironment,whichpromo

8、testheresearchofthemultiplerobotcooperationsystem.Atpresent,themultiplerobotsystemismainlyappliedtothecooperativetransportationofmultiplerobotsinlargestoragespace,soccerrobot,cooperativeexplorationandmapbuildingofmultiplerobots.A