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面向任务的多移动机器人体系结构优化的研究

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摘要

随着社会的需求和科技的发展，机器人技术得到纵深发展，移动机器人的应用范围越来越广泛，多个机器人组成团队共同完成复杂任务逐渐成为机器人技术应用与研究的热点和趋势，其结构也越来越复杂。体系结构作为多机器人系统研究课题中的重要部分，是系统实现合作任务和协调行为的基础。体系结构又分为个体结构和群体结构，本文对面向任务的多移动机器人的体系结构展开了研究，其中，机器人采用基于行为的分层混合式个体结构和分层式群体结构。
　　 文中面向任务基于行为的分层混合式机器人个体结构，主要分为系统监控层、协调协作层、行为决策控制层和反应层，并在行为决策控制层的行为设计中引入了融合结构。将基于行为的分层混合结构应用于面向任务移动机器人的运动控制中，在分析已有运动规划算法的基础上，机器人的任务定为是在未知环境中无碰撞的到达目标点。机器人躲避静态障碍物行为采用的是改进的概率采样算法并结合切线图法，躲避动态障碍物行为是采用智能化方法中的模糊控制算法设计的，通过改变机器人的速度来避开动态障碍物。
　　 在多移动机器人群体结构中，采用面向任务的分层式群体结构模型，对任务进行从上到下的分解和从下到上的求解。分析已有的任务分配方法，重点对合同网进行了分析并加以改进，并将改进的合同网任务分配协作机制应用于分层式群体结构模型中。
　　 最后，采用面向任务基于行为的分层混合结构，使机器人完成了无碰撞奔向目标的任务，并对其进行了仿真，验证了此结构的有效性，机器人能够很好的避开障碍物顺利到达目标点。另外，对面向任务的分层群体结构结合改进的合同网任务分配机制的有效性进行了仿真验证，很好的满足了多机器人任务协作的响应实时性，减小了系统的通信负担，增加了系统的容错性。

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