太原科技大学
基于体智能的机器人编队技术研究
姓名：谌海燕
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
二苯并萘
指导教师：曾建潮
20090701中
文摘要
跨越障碍物
在当今机器人技术领域，机器人通过个体间的交互涌现出的体智能表现出
锚钉
越来越大的优势，可以完成单一机器人和多机器人无法完成的复杂任务，因此有关
体机器人的研究日益得到重视。机器人编队技术是机器人的一个重要研究方
向。机器人在执行一些复杂任务中，如侦察、安全巡逻以及空间探索等，保持某种
队形具有重要的意义。因此，在研究编队控制中如何让机器人依据要完成的目标,
形成指定的队形，具有重要的理论研究意义和实用价值。
本文在二维环境中，机器人随机分布的情况下，首先采用集中式控制方法实现
了机器人编队。通过构造关于所有机器人位置信息的适应值函数，函数取最优值
时的变量为目标队形的位置；然后用优化目标函数，优化过程中的最优解作为
机器人的运动方向，最终利用仿真成功地实现了线形、三角形、圆形和六边形编队。
其次研究了利用分布式计算实现机器人编队的控制方式。构造了关于所有机器人
位置信息的适应值函数，函数取最优值时的变量为目标队形的位置；每个机器人计
算自己的适应值，更新个体最优值，通过通信个体最优值来获得体最优值，机器
人向体最优值方向运动；最终利用仿真成功地实现了线形、三角形、圆形和六边
形编队。最后研究了四种队形之间的变换策略。采用闭环控制，根据附近机器人的
位置信息进行队形变换，仿真结果表明了其有效性。
关键词:；机器人；编队；队形变换
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作者签名：一谌海燕、
导师签名:
日期：第一章绪论
第一章绪论
.选题背景及研究意义
计算机、通讯、电子、传感器、控制及其他相关技术的发展，使得机器人的开
发水平与应用领域均得以不断提高和拓展。从自动化生产线到海洋资源的探索、乃
至太空作业等领域，机器人可谓无处不在。但是，就目前的机器人技术水平而言,
单体机器人因在信息获取、处理及控制能力等方面都较为有限，对于复杂的工作任
务及多变的工作环境，单体机器人的局限性尤显不足。于是，人们考虑通过多机器
人的协调与协作来完成单体机器人难以胜任或虽能完成但效率低下的工作。
多机器人系统的研究是从单体机器人系统的研究扩展而来的，比单体机器人具 有更强的优越性，如并行性、柔性、鲁棒性等。与单体机器人相比，多机器人系统
具有空间分布、功能分布和时间分布的特点乜。利用这些特点可以达到以下目的:
通过多机器人系统内在的分布特性提高完成任务的效率：通过共享资源
信息、知识、物理装置等弥补单体机器人能力的不足，提高整个系统的能力;
利用系统内机器人资源的冗余性提高系统柔性，增强系统的鲁棒性等。
可见，多机器人的研究意义在于：首先，由于某些任务本身的复杂性，单体机器人难以胜任，多机器人的使用可以拓展应用范围：其次，设计若干相对简单的机
器人要较设计针对特定任务的功能强大、结构复杂、造价高昂的单体机器人更为经
济，在技术复杂性方面也更易实现。而且，在系统运行的柔性、鲁棒性等方面更具
优越性；再次，受到生物体智能行为启发的机器人系统的研究可以为人工生命、
复杂系统和先进制造系统的研究提供有益的借鉴。
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