連通性約束下多機器人遙操作探索系統(tǒng)的人機協調算法.pdf

1、隨著通信技術的進步，多機器人系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。其中，環(huán)境探索是多機器人研究領域中的一個重要問題，在搜救和軍事領域有著廣闊的應用前景。人具有多機器人系統(tǒng)所不具有的戰(zhàn)略眼光和分析能力，但現有的大多數多機器人環(huán)境探索采用全自主的協作探索的方法，未能使人介入多機器人環(huán)境探索，從而發(fā)揮人的優(yōu)勢，改善探索性能。所以在保證多機器人間網絡連通性的前提下，使傳輸帶寬和能量有限的多機器人系統(tǒng)的任務分配決策與遠端遙操作者的意圖相協調是多機器人合作探索的關

2、鍵。
　　本文圍繞大范圍漫游探索和小范圍定點探索兩種典型應用場景，研究了遙操作者與多機器人系統(tǒng)合作探索中的協調問題，設計并實現了星型網絡和Ad-hoc網絡多機器人遙操作探索系統(tǒng)的人機協調算法，使在保證現場多機器人間網絡連通性的前提下，減少傳輸帶寬和傳輸能量消耗，使人能介入多機器人探索的過程，實現遙操作者的意圖與多機器人任務分配決策的有效協調。具體貢獻如下：
　　1.星型網絡多機器人遙操作探索系統(tǒng)的系統(tǒng)模型由一個移動基站和若干

3、個探索機器人組成。先設計了一種在星型網絡下面向遙操作者興趣的任務分配算法，使得探索機器人能夠根據遙操作者的意圖有效、協調地分配任務；進而提出了一種機器人移動權衡方法：該方法中的系統(tǒng)優(yōu)化指標，平衡了系統(tǒng)的依從性、連接性和探索能力。通過求解這個優(yōu)化問題，解出移動基站和所有探索機器人的最終移動方向。
　　2. Ad-hoc網絡多機器人遙操作探索系統(tǒng)的系統(tǒng)模型由若干個探索機器人組成。通過改進星型網絡下面向遙操作者興趣的任務分配算法，使其能

4、夠在Ad-hoc網絡下能被使用，進而有效協調了多機器人系統(tǒng)任務分配的決策與遙操作者的主觀意圖；并通過考慮每個機器人的任務重要性，求解最大點權和的Steiner-Tree問題，使得在控制多機器人間網絡拓撲連接的同時，確保遙操作者感興趣的區(qū)域得到探索；最后通過廣度優(yōu)先搜索，動態(tài)選擇數據融合中心，以保證數據傳輸的高效魯棒。
　　3.最后，將星型網絡和Ad-hoc網絡結構下的兩種網絡多機器人遙操作探索系統(tǒng)的人機協調算法進行了多組仿真和實驗