競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著大量相關(guān)技術(shù)研究中的成果越來越多地被應(yīng)用到機(jī)器人領(lǐng)域，以及移動計算、智慧空間等新技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是以智能家居、服務(wù)機(jī)器人、軍事及探險等多機(jī)器人技術(shù)為背景的應(yīng)用需求不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人這個新興的機(jī)器人研究領(lǐng)域已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)器人研究中的熱門研究課題，受到各國科研機(jī)構(gòu)、政府及企業(yè)的高度重視。網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了一些成果，其中一些已經(jīng)被發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上或進(jìn)入到我們的生產(chǎn)生活之中，這些成果顯示出，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的研究具有非常良好的應(yīng)用前景，并

2、且存在著巨大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。 與其它新技術(shù)的出現(xiàn)類似，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人也是逐步脫胎于原來的技術(shù)母體，漸漸成為一個獨(dú)立的機(jī)器人研究領(lǐng)域。目前該領(lǐng)域雖然積累了形形色色的應(yīng)用實例，但是完整的理論框架還沒有形成，各類應(yīng)用之間也沒有形成有機(jī)的聯(lián)系。而無處不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)勢必極大地改變機(jī)器人的原有面貌，在網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人研究領(lǐng)域，既需要從理論架構(gòu)上進(jìn)行研究，也需要從一個個具體的應(yīng)用中積累經(jīng)驗并驗證理論架構(gòu)。就是采取自上而下與自下而上(Top-down a

3、nd bottom-up)相結(jié)合的研究方法，相互促進(jìn)，同步進(jìn)行。 南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動化研究所在機(jī)器人遙操作領(lǐng)域進(jìn)行了長期地研究工作，已經(jīng)積累了一定的研究成果與經(jīng)驗。近年來，得到國家“十五863”，國家自然科學(xué)基金和天津市自然科學(xué)基金等項目的資助，并結(jié)合國內(nèi)外的研究趨勢，初步構(gòu)建了一套比較完整的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的研究環(huán)境。本課題通過對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)研究現(xiàn)狀的深入分析，針對競爭型系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)，著手完善競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器

4、人的研究體系，并在機(jī)器人智能系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人實驗平臺的構(gòu)建、仿真及評測系統(tǒng)的設(shè)計和競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人實驗系統(tǒng)作業(yè)模式等方面進(jìn)行了大量的工作。 論文首先對網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的研究發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對競爭型遙操作相關(guān)理論進(jìn)行了闡述，對競爭型中的一些核心概念如競爭度、對抗度進(jìn)行了量化的定義與分析。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人研究背景，將一些新的技術(shù)引入到競爭型遙操作系統(tǒng)中，將其研究內(nèi)容進(jìn)行拓展，進(jìn)一步完善了競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的概念，并闡述了競爭型網(wǎng)

5、絡(luò)機(jī)器人研究的意義、內(nèi)容和方法。 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計是實現(xiàn)競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在對多種應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的智能系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的特點(diǎn)，設(shè)計了一套面向競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)IRACNR (Intelligent and Reconfigurable Architecture for Competitive Networked Robots)。該體系結(jié)構(gòu)將參與者與智慧空間分別作為

6、獨(dú)立的模塊，引入到機(jī)器人系統(tǒng)中，并充分發(fā)揮智能系統(tǒng)中基于符號推理的控制結(jié)構(gòu)與基于反射式的控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，對機(jī)器人模塊進(jìn)行設(shè)計。同時，關(guān)注于多種智能共存于同一個系統(tǒng)中的智能協(xié)調(diào)與分配問題，詳細(xì)的對不同智能進(jìn)行功能的描述與作用邊界的劃分，并詳細(xì)定義了不同智能體之間通信的層次與內(nèi)容。 在IRACNR體系結(jié)構(gòu)框架下，我們在TTRP(Teleoperation/Telegame Robot Platform)實驗平臺上實現(xiàn)了兩套不同類型的

7、典型的競爭型網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人實驗——Tele-Dart和Tele—Lightsaber。具體的不同類型的典型實驗是研究網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人系統(tǒng)的主要手段與方法，為此我們對原有實驗平臺進(jìn)行改進(jìn)，引入了多種智慧空間傳感技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了通用的TTRP實驗平臺。本文詳細(xì)地介紹了應(yīng)用 IRACNR體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)Tele—Dart與Tele-Lightsaber系統(tǒng)的過程，并通過實驗驗證分析不同控制方法在不同環(huán)境下的功能與性能，給出選擇人機(jī)交互方式的具體建議。我們還