基于內(nèi)分泌算法的機(jī)器人行為控制.pdf

1、隨著機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，人們對機(jī)器人的智能化和多功能化有了更高的需求，進(jìn)而出現(xiàn)了很多帶感知識別、決策規(guī)劃等高級智能機(jī)器人。移動機(jī)器人在運行的過程中需頻繁地與環(huán)境進(jìn)行交互，當(dāng)環(huán)境中存在多種影響機(jī)器人運動的因素，如多個障礙物、多個目標(biāo)、機(jī)器人能源等，機(jī)器人不可避免的會同時處理多個行為。智能移動機(jī)器人在適應(yīng)環(huán)境中無法預(yù)見的條件以及干擾的過程中，最關(guān)鍵也最具有挑戰(zhàn)的一項就是如何協(xié)調(diào)控制機(jī)器人的這些根據(jù)環(huán)境而產(chǎn)生的行為，并且控制機(jī)器人維持在

2、一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)并且保持較高的運行效率。
　　生物的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，以及內(nèi)分泌系統(tǒng)，在處理各式各樣的信息方面具有強(qiáng)大的能力，這在人工智能系統(tǒng)中具有很好的借鑒意義。特別是基于內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，具有較好的自適應(yīng)和穩(wěn)定性，已經(jīng)在許多方面得到了成功的應(yīng)用。應(yīng)對機(jī)器人在運行過程中不同行為的選擇問題，本論文基于內(nèi)分泌系統(tǒng)，構(gòu)建一系列由人工激素、行為控制器、激素感受器構(gòu)成的人工內(nèi)分泌系統(tǒng)，旨在根據(jù)不同的環(huán)境變化，對相應(yīng)的機(jī)器人行為進(jìn)行

3、合理的選擇，以提高整個機(jī)器人系統(tǒng)的工作效率，并維持系統(tǒng)的相對穩(wěn)定。本篇論文的主要工作如下：
　　(1)以移動機(jī)器人避障行為為例，對單機(jī)器人單行為進(jìn)行控制。首先介紹了機(jī)器人避障過程中常用的人工勢場法的基本思想以及其優(yōu)缺點，在其缺點的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個由一種人工激素、一個相應(yīng)激素感受器與兩個行為控制器組成的內(nèi)分泌系統(tǒng)，通過激素刺激行為控制器進(jìn)行避障與加速行為。并通過激素的激素濃度，從3個方面對傳統(tǒng)人工勢場法進(jìn)行改進(jìn)。通過仿真實驗，驗證

4、了該算法可以實現(xiàn)對避障任務(wù)的要求。通過與傳統(tǒng)人工勢場法的對比實驗，驗證了該算法在場景復(fù)雜度較低的情況下具有較低的時間復(fù)雜度和較高的運行效率。
　?。?）以機(jī)器人沖突行為為例，對單機(jī)器人多任務(wù)控制進(jìn)行了研究。在復(fù)雜場景中運行時，可能存在一些相互沖突的行為，這些行為會導(dǎo)致機(jī)器人在運行時效率降低。針對機(jī)器人協(xié)調(diào)沖突行為的問題，提出了一種基于內(nèi)分泌算法的行為調(diào)節(jié)機(jī)制。設(shè)計了機(jī)器人的三種相互沖突的行為，并通過建立兩種激素，通過內(nèi)分泌算法，實

5、現(xiàn)了對這三種行為的調(diào)節(jié)。假定了一個機(jī)器人的運行場景，在場景中機(jī)器人需要完成多項任務(wù)，通過與PBS算法的對比，表明這種基于內(nèi)分泌算法的行為調(diào)節(jié)機(jī)制具有更高的運行效率，和更強(qiáng)的適應(yīng)能力
　　（3）以多機(jī)器人在區(qū)域中共同完成任務(wù)時的任務(wù)分配問題為例，對多機(jī)器人控制進(jìn)行了研究。針對多機(jī)器人在區(qū)域中能量消耗與任務(wù)處理速度的關(guān)系，提出一種基于內(nèi)分泌算法的自適應(yīng)任務(wù)分配系統(tǒng)。建立了一個由一對促進(jìn)/抑制激素、一種激素和3個行為控制器的人工內(nèi)分泌系