基于群體智能計(jì)算方式的多機(jī)器人圖形構(gòu)造算法的研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要，多機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。而多機(jī)器人圖形構(gòu)造是多機(jī)器人協(xié)作研究領(lǐng)域里的典型問(wèn)題之一，隨機(jī)分布的多機(jī)器人系統(tǒng)聚集并完成圖形構(gòu)造這一應(yīng)用場(chǎng)景可以作為很多很多更復(fù)雜應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，例如自組裝、編隊(duì)移動(dòng)、自組織建筑等。傳統(tǒng)的多機(jī)器人協(xié)作算法主要是基于中央?yún)f(xié)調(diào)或者是基于協(xié)商和任務(wù)分配的方法，當(dāng)群體規(guī)模增大時(shí)，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量增多，這些方法會(huì)遇到瓶頸，群體間協(xié)商時(shí)的通訊量會(huì)顯著增加，算法復(fù)雜性也明

2、顯提高。本研究設(shè)計(jì)了基于群體智能計(jì)算方式的多機(jī)器人圖形構(gòu)造算法，采用分布式自組織機(jī)制使多機(jī)器人系統(tǒng)在柵格地圖上完成目標(biāo)圖形構(gòu)造。群體智能的算法通過(guò)群體與環(huán)境的互動(dòng)以及個(gè)體間的交流使得同構(gòu)的簡(jiǎn)單個(gè)體對(duì)所獲得信息按一定規(guī)則做出局部反饋，并在群體層次上完成復(fù)雜的任務(wù)。這種通過(guò)涌現(xiàn)(emergence)產(chǎn)生的群體智能是一種完全分布式的計(jì)算方式，與傳統(tǒng)方法相比效率更高、擴(kuò)展性和健壯性更好。算法采用擴(kuò)散信息素對(duì)目標(biāo)圖形進(jìn)行描述，以指示多機(jī)器人系統(tǒng)均

3、勻地分布到構(gòu)成目標(biāo)圖形的柵格處；利用虛擬信息素作為外激勵(lì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)個(gè)體間的交流協(xié)調(diào)與經(jīng)驗(yàn)共享，使得機(jī)器人可以有效地運(yùn)動(dòng)到構(gòu)成目標(biāo)圖形的柵格處；多機(jī)器人系統(tǒng)基于粒子群優(yōu)化算法(PSO)做出運(yùn)動(dòng)決策，擴(kuò)散信息素與虛擬信息素為機(jī)器人提供決策的依據(jù)。本研究在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該算法的有效性和良好的可擴(kuò)展性，并基于仿真平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討了算法中的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)圖形構(gòu)造結(jié)果的影響。論文還介紹了機(jī)器人硬件平臺(tái)——