群體機器人路徑構形的研究與仿真(碩士畢業(yè)論文).rar
群體機器人路徑構形的研究與仿真(碩士畢業(yè)論文),群體機器人路徑構形的研究與仿真 隨著計算機技術、傳感器技術、控制理論等學科的發(fā)展，機器人學科也不斷發(fā)展，近些年來，群體機器人因其獨特的優(yōu)勢成為新的研究熱點。本課題研究的目的就是以分布式群體機器人覓食任務為背景，探尋一種分布式群體機器人路徑的形成機制。在該機制中的群體機器人沒有全局信息，并且只具有簡單的反應式行為，通...
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群體機器人路徑構形的研究與仿真
隨著計算機技術、傳感器技術、控制理論等學科的發(fā)展，機器人學科也不斷發(fā)展，近些年來，群體機器人因其獨特的優(yōu)勢成為新的研究熱點。本課題研究的目的就是以分布式群體機器人覓食任務為背景，探尋一種分布式群體機器人路徑的形成機制。在該機制中的群體機器人沒有全局信息，并且只具有簡單的反應式行為，通過協(xié)作以自身作為信標，在巢穴和食物之間形成一條路徑來完成覓食任務。本課題研究了兩種機器人路徑構形：鏈式路徑構形和拓撲網(wǎng)路徑構形。文章的主要研究工作如下：
研究了鏈式路徑構形的形成機制、群體機器人的狀態(tài)和行為、不同狀態(tài)之間的轉化，通過仿真實驗驗證了鏈式路徑構形的有效性，對仿真數(shù)據(jù)進行分析，得出每個根上的鏈數(shù)控制在34條比較合適，搜索多個食物的效率大于搜索單個食物的效率，但是鏈式路徑構形也存在著不足，在食物眾多的時，路徑會產生“交錯”現(xiàn)象，在有障礙物的環(huán)境中，障礙物的存在會影響機器人鏈的方向，從而無法形成機器人路徑。
針對鏈式路徑構形的不足，給出了拓撲網(wǎng)路徑構形。研究了拓撲網(wǎng)路徑構形的形成機制、群體機器人的狀態(tài)和行為、不同狀態(tài)之間的轉化，通過仿真實驗驗證了拓撲網(wǎng)路徑構形的有效性，而且在有障礙物的環(huán)境中依然很有效，對拓撲網(wǎng)路徑構形進行改進，提高了其效率，但是拓撲網(wǎng)路徑構形也有一些不足，存在著“尾巴”和“無效包裹”現(xiàn)象。
將鏈式路徑構形和拓撲網(wǎng)路徑構形進行分析比較，拓撲網(wǎng)路徑構形所形成的機器人路徑更短，更穩(wěn)定，在食物眾多和障礙物的環(huán)境中更具有優(yōu)勢，而鏈式路徑構形形成機器人路徑的速度快于拓撲網(wǎng)路徑構形。
最后，對全文的工作進行了總結，指出了兩種群體機器人路徑構形的一些不足之處，并對下一步的研究方向進行了展望。
摘 要 1
Abstract 2
第一章 緒 論 1
1.1 論文來源 1
1.2 群體機器人的產生與發(fā)展 1
1.3 群體機器人的研究現(xiàn)狀 3
1.4 本課題研究的目的和意義 6
1.5 主要研究內容及結構安排 6
1.5.1 主要研究內容 6
1.5.2 論文章節(jié)安排及組織結構 7
第二章 群體機器人鏈式路徑構形 8
2.1 鏈式路徑構形的綜述 8
2.2 群體機器人的狀態(tài)和行為 10
2.2.1 群體機器人的狀態(tài) 10
2.2.2 群體機器人的行為 10
2.2.3 群體機器人狀態(tài)的轉變 14
2.3 鏈式路徑構形的仿真分析 14
2.3.1 無障礙物、單個食物、不同鏈數(shù)的仿真 14
2.3.2 無障礙物、三鏈、不同食物數(shù)目的仿真 16
2.3.3 無障礙物、三鏈、不同步長的仿真 19
2.3.4 有障礙物、三鏈的仿真 20
2.4本章小結 21
第三章 群體機器人拓撲網(wǎng)路徑構形 22
3.1 拓撲網(wǎng)路徑構形綜述 22
3.2 群體機器人的狀態(tài)與行為 26
3.2.1 群體機器人的狀態(tài) 26
3.2.2 群體機器人的行為 26
3.2.3 群體機器人狀態(tài)的轉變 27
3.3 拓撲網(wǎng)構形的仿真分析 28
3.3.1 無障礙物、單個食物的仿真 28
3.3.2 無障礙物、多個食物的仿真 31
3.3.3 有障礙物環(huán)境的仿真 32
3.4 拓撲網(wǎng)形的改進 35
3.4.1 以巢穴和食物為中心同時擴張 35
3.4.2 拓撲網(wǎng)加速擴張和收縮 36
3.4.3 只有收縮階段 37
3.5 拓撲網(wǎng)構形改進的仿真分析 38
3.6 與鏈式路徑構形的比較 40
3.6.1 無障礙物環(huán)境中的比較 40
3.6.2 有障礙物環(huán)境中的比較 42
3.7 本章小結 43
第四章 程序實現(xiàn) 44
4.1 仿真平臺的簡介 44
4.2 算法實現(xiàn) 46
4.2.1 主要類的簡介 46
4.2.2 算法的流程 47
4.2.3 程序的細節(jié) 48
4.3 本章小結 49
第五章 總結與展望 50
5.1 總結 50
5.2 展望 50
參 考 文 獻 52
插圖清單 56
表格清單 58
在學研究成果 59
致 謝 60
隨著計算機技術、傳感器技術、控制理論等學科的發(fā)展，機器人學科也不斷發(fā)展，近些年來，群體機器人因其獨特的優(yōu)勢成為新的研究熱點。本課題研究的目的就是以分布式群體機器人覓食任務為背景，探尋一種分布式群體機器人路徑的形成機制。在該機制中的群體機器人沒有全局信息，并且只具有簡單的反應式行為，通過協(xié)作以自身作為信標，在巢穴和食物之間形成一條路徑來完成覓食任務。本課題研究了兩種機器人路徑構形：鏈式路徑構形和拓撲網(wǎng)路徑構形。文章的主要研究工作如下：
研究了鏈式路徑構形的形成機制、群體機器人的狀態(tài)和行為、不同狀態(tài)之間的轉化，通過仿真實驗驗證了鏈式路徑構形的有效性，對仿真數(shù)據(jù)進行分析，得出每個根上的鏈數(shù)控制在34條比較合適，搜索多個食物的效率大于搜索單個食物的效率，但是鏈式路徑構形也存在著不足，在食物眾多的時，路徑會產生“交錯”現(xiàn)象，在有障礙物的環(huán)境中，障礙物的存在會影響機器人鏈的方向，從而無法形成機器人路徑。
針對鏈式路徑構形的不足，給出了拓撲網(wǎng)路徑構形。研究了拓撲網(wǎng)路徑構形的形成機制、群體機器人的狀態(tài)和行為、不同狀態(tài)之間的轉化，通過仿真實驗驗證了拓撲網(wǎng)路徑構形的有效性，而且在有障礙物的環(huán)境中依然很有效，對拓撲網(wǎng)路徑構形進行改進，提高了其效率，但是拓撲網(wǎng)路徑構形也有一些不足，存在著“尾巴”和“無效包裹”現(xiàn)象。
將鏈式路徑構形和拓撲網(wǎng)路徑構形進行分析比較，拓撲網(wǎng)路徑構形所形成的機器人路徑更短，更穩(wěn)定，在食物眾多和障礙物的環(huán)境中更具有優(yōu)勢，而鏈式路徑構形形成機器人路徑的速度快于拓撲網(wǎng)路徑構形。
最后，對全文的工作進行了總結，指出了兩種群體機器人路徑構形的一些不足之處，并對下一步的研究方向進行了展望。
摘 要 1
Abstract 2
第一章 緒 論 1
1.1 論文來源 1
1.2 群體機器人的產生與發(fā)展 1
1.3 群體機器人的研究現(xiàn)狀 3
1.4 本課題研究的目的和意義 6
1.5 主要研究內容及結構安排 6
1.5.1 主要研究內容 6
1.5.2 論文章節(jié)安排及組織結構 7
第二章 群體機器人鏈式路徑構形 8
2.1 鏈式路徑構形的綜述 8
2.2 群體機器人的狀態(tài)和行為 10
2.2.1 群體機器人的狀態(tài) 10
2.2.2 群體機器人的行為 10
2.2.3 群體機器人狀態(tài)的轉變 14
2.3 鏈式路徑構形的仿真分析 14
2.3.1 無障礙物、單個食物、不同鏈數(shù)的仿真 14
2.3.2 無障礙物、三鏈、不同食物數(shù)目的仿真 16
2.3.3 無障礙物、三鏈、不同步長的仿真 19
2.3.4 有障礙物、三鏈的仿真 20
2.4本章小結 21
第三章 群體機器人拓撲網(wǎng)路徑構形 22
3.1 拓撲網(wǎng)路徑構形綜述 22
3.2 群體機器人的狀態(tài)與行為 26
3.2.1 群體機器人的狀態(tài) 26
3.2.2 群體機器人的行為 26
3.2.3 群體機器人狀態(tài)的轉變 27
3.3 拓撲網(wǎng)構形的仿真分析 28
3.3.1 無障礙物、單個食物的仿真 28
3.3.2 無障礙物、多個食物的仿真 31
3.3.3 有障礙物環(huán)境的仿真 32
3.4 拓撲網(wǎng)形的改進 35
3.4.1 以巢穴和食物為中心同時擴張 35
3.4.2 拓撲網(wǎng)加速擴張和收縮 36
3.4.3 只有收縮階段 37
3.5 拓撲網(wǎng)構形改進的仿真分析 38
3.6 與鏈式路徑構形的比較 40
3.6.1 無障礙物環(huán)境中的比較 40
3.6.2 有障礙物環(huán)境中的比較 42
3.7 本章小結 43
第四章 程序實現(xiàn) 44
4.1 仿真平臺的簡介 44
4.2 算法實現(xiàn) 46
4.2.1 主要類的簡介 46
4.2.2 算法的流程 47
4.2.3 程序的細節(jié) 48
4.3 本章小結 49
第五章 總結與展望 50
5.1 總結 50
5.2 展望 50
參 考 文 獻 52
插圖清單 56
表格清單 58
在學研究成果 59
致 謝 60
