基于一致性理论的多机器人系统队形控制

首先回顾了多机器人系统队形控制方面的成果;然后提出一个多机器人队形控制的模型．该模型可描述多机器人之间相互作用固定和动态切换两种通信拓朴结构,也能描述多机器人系统队形的分布式控制方法和基于leader的控制方法,还能表示多机器人系统奔向目标点的行为,在此基础上,利用一致性理论,对系统的稳定性条件进行分析．最后通过仿真证明了该方法的有效性．     

紧耦合多机器人协调吊运系统建模和稳定性分析

基于紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性分析,提出了一种基于柔索拉力变化率及比值的方法来综合评价系统的运动稳定性。首先建立了耦合系统的运动学和动力学模型,接下来分析了紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性,当各条柔索拉力变化率很小,且比值均接近于1时,系统的运动稳定性较好。最后对一类吊运系统的运动学和运动稳定性进行了仿真,验证了方法的有效性。研究结果为柔索紧耦合多机器人协调吊运系统的有效工作空间分析和最优轨迹规划奠定了基础。     

基于多机器人的微机器人足球比赛系统

微机器人足球比赛是将多机器人的协调控制、实时视觉系统、无线电通信、策略知识库系统、多传感器融合及计算机软/硬件等各种技术综合在一起的非常复杂的智能机器人应用系统.文中主要介绍能作微机器人足球比赛的MRS—1型多机器人系统.该系统由三部分组成:第一,组成球队,并能进行足球比赛的多微机器人系统;第二,对多机器人进行控制的主控系统,包括:对足球比赛的动态环境(包括自己和对方)做全面了解和分析的实时视觉系统,对各机器人与主控系统之间起联络作用的无线电通信系统,以及根据动态环境产生比赛策略的主计算机系统;第三,比赛环境,包括:比赛场地、球及裁判员,在整个比赛过程中,场外人员不允许用操纵杆、口令或其它方法干预比赛,机器人完全独立、自主地进行比赛,因此这种微机器人足球比赛是能考验机器人的智能化程度和自主性的新方法.微机器人足球比赛不但会推动多机器人系统的各种关键技术的发展,而且也会促进实际足球比赛的战术策略的发展.     

基于势函数的多机器人系统的编队控制

提出了一种基于势函数的、能够有效地对多机器人系统的编队队形进行稳定性分析和分布控制的方法．文章通过选择适当的、与目标和结构相关的势函数,利用图论知识和李亚普诺夫稳定理论,设计了一种新颖的能够稳定机器人编队队形并有效跟踪目标的分布控制律,并给出了多机器人系统编队队形稳定及控制问题有解的充分条件．算例仿真说明了这种控制方法的有效性．     

一种基于离散时间一致性理论的多机器人分布式巡逻算法

在多机器人巡逻任务中,由于通信距离的限制,单个机器人很难获得全局信息。然而,现有的大多数多机器人分布式巡逻算法都要求每个机器人获得其巡逻区域的全局信息进行决策。因此,考虑到通信半径约束和局部信息约束,为了通过相邻机器人之间的交互完成巡逻任务,基于离散时间一致性理论提出了两种巡逻算法。算法1使用全局信息进行决策,算法2基于离散时间一致性理论实现局部信息对全局信息的预测进行决策。通过模拟器Stage对所提算法与对比算法在不同机器人数量、通信半径、地图环境下进行了对比。实验验证了所提出的基于局部信息的分布式多机器人巡逻算法具有与原算法类似的特性和性能,能够使机器人在没有全局信息的情况下判断全局状态,并基于邻居之间的协商完成巡逻任务。     

动态阻尼环境下多领导者群体机器人系统协同跟踪控制

研究了动态阻尼环境下具有多个领导者的群体机器人系统的协同跟踪问题,利用蚁群算法规则根据个体周围邻居的局部跟踪情况和领导者的需求信息确定自己的跟踪目标,实现了群体按照领导者需求分裂成不同大小的子群体进行跟踪的目的.提出了模糊自适应整定控制器参数的方法,使群体机器人系统克服环境中动态阻尼的影响,仿真结果验证了上述方法的有效...     

基于比赛机器人稳定性的研究

本文从机器人研制过程的设计、修改，到比赛过程的改进、维沪，阐述实现机器人稳定的几个重要环节，重点讲述机器人路径导航系统的稳定性设计。     

多机器人系统的互联控制问题讨论

从互联的角度对多机器人系统的相关控制问题进行了归纳与总结，强调了互联关系在此类问题中的重要性。首先介绍了从互联角度研究此类问题的意义，然后基于互联关系综述了主要的控制体系结构，控制设计方法，以及相关的稳定性分析方法。列举了此类问题中因互联的复杂性而需结合的其他领域的工具，并介绍了一类热点控制问题-“编队控制”。指出了当前研究的重点、难点以及研究趋势，对多机器人系统的设计分析方法进行了展望，指出其发展前景。     

基于效用函数的多机器人系统任务分配

目前所采用的多机器人系统任务分配方法大多都忽略了任务分配的解质量问题。从定量的角度出发,提出了一种基于效用函数的多机器人系统任务分配策略,在机器人能力向量和子任务要求的能力向量基础上,建立了效用函数的数学模型,根据效用函数大小进行任务分配。仿真实验在足球机器人仿真比赛平台上进行,结果表明该任务分配算法对异构多机器人系统合作具有很好的通用性,且算法快速简单,能够实现任务到机器人的最优映射。     

机器人操作器力控制稳定性分析

当机械手同刚性环境接触时，机械手力控制难于保持系统的稳定性，这就是机械手力控制动态不稳定性，本文分析了机械手力控制未建模特性：１）机械手驱动电机动态特性；２）力传感器动态特性；３）接触环境的动态特性；４）机械手力控制采样控制延迟等对机械手力控制稳定性的影响，最后给出了仿真及实验研究结果。     

虚假数据注入攻击下多机器人系统协同寻源

聚焦多机器人系统协同寻源问题, 即通过驱使多个机器人相互协同寻找未知环境中物理信号放射源的位置. 由于执行任务的机器人通常处于户外开放网络环境中, 攻击者在网络中生成的虚假数据注入攻击容易导致多机器人系统寻源任务的失败. 为在网络攻击情形下仍旧能够追寻到源点, 提出一种基于弹性向量趋同的多机器人系统协同多维寻源方法. 有别于现有文献在处理多维寻源时将向量分解成各个维度上的标量进而设计基于标量的弹性趋同协议, 所提出的多维寻源方法不仅能够有效抵御虚假数据注入攻击完成寻源任务, 而且其界定的安全区间相较于传统基于标量信息界定的安全区间更加严格和精准. 在假设f-局部有界(f-locally bounded) 虚假数据注入攻击模型下, 理论分析给出正常机器人在所设计的控制协议下追寻到源点的充分必要条件. 仿真结果表明, 该方法在分布式多机器人系统协作寻源和抵抗恶意攻击方面具有优越性.     

基于多智能体的多机器人网络控制体系

按照共享控制模式建立基于多智能体的多机器人遥操作系统网络控制体系。设计了具有感知、决策和交互等公共属性的智能体模块化层次结构,给出了各模块的功能描述,阐明了多个智能体之间的交互特性。在此基础上,实现了融合多层分布式黑板模型和智能体节点的多机器人网络遥操作控制体系结构。最后实验测试了状态推理智能体的激活状态,验证了多智能体结构框架下网络遥操作控制体系的有效性。     

广域稳控系统通信网络性能仿真及分析

广域稳控系统对覆盖面积广阔的电力系统运行状态进行监测和分析，对实时性与可靠性要求很高。分析了广域稳控系统的通信网络需求，基于现网架构设计了相应的通信方案；理论上分析了广域稳控系统分段时延产生机理，建立了广域稳控系统通信时延的计算模型；基于Exata网络仿真平台建立了电力设备模型及SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）传输网网络模型，并通过电力通信联合仿真接口模型接入电力实物设备，验证了仿真模型的有效性；最后通过对比不同业务传输通道下的广域稳控系统通信网络时延，结果表明在广域规模达3 000 km以上时，专有通道传输时延仍能满足50 ms以内的需求，而基于SPDnet的三级IP网络通道受厂站负载的影响，无法保证所有厂站业务均满足时延需求，且交换时延的不稳定带来了极大的时延抖动。     

一种基于局部感知的多机器人动态跟随方法

主要研究了未知环境中的多机器人系统的无碰协调跟随问题, 提出了一种跟随机器人的基于局部感知的多模式控制方法, 分为到达、旋转角度调整、跟随、避障和随机搜索五种模式, 其中跟随模式采用模糊距离调整与角度调整策略实现对领航机器人的跟随并尽量与之保持一定的距离, 当需要避障时, 切线约束的避障策略使得自主机器人安全躲避潜在的危险. 该方法降低了多机器人系统对通讯的依赖性, 易于扩展, 通过实验对有效性进行了验证.     

一种基于双令牌的多机器人协作策略研究

规划协作和自组织协作是两种比较常见的多机器人协作方式，前者规划精度高，但设计复杂，且系统鲁棒性不强，后者灵活性很强，但由于单个机器人自主性很强，因此，协作存在一定盲目性。该文为此提出了一个基于双令牌的多机器人自组织协作模型。模型中采用了具有两级策略评价标准的多机器人策略调整机制，通过双令牌来协调机器人之间的策略调整行为。设计了一个基于本文自组织模型的多机器人控制系统，进行了仿真实验验证。     

Multi-robot formation control using distance and orientation

Formation control analyses the convergence of a group of mobile agents to predefined geometric patterns. In traditional approaches, it is assumed that each agent knows the exact position of certain members of the group with respect to a reference frame and the associated control laws are designed according to inter-robot relative positions. Designing a more decentralized scheme, this paper proposes a formation scheme, using Lyapunov techniques, considering that the local controllers of the agents can be equipped with distance and orientation sensors. The main result of the paper applies to certain distance-based potential functions with inter-robot collision avoidance and an arbitrary undirected formation graph. Also, the control law includes an integral-type control that eliminates the effects of the dead-zone of actuators in order to avoid the standard techniques of normalization. The control approach is analyzed for omnidirectional robots with numerical simulations and extended for unicycle-type robots with real-time experiments.     

基于声音的分布式多机器人相对定位

提出了一种基于声音的分布式多机器人相对定位方法.首先,每个机器人通过声源定位算法估计发声机器人在其局部坐标系下的坐标;然后,每个机器人（不含发声机器人）通过无线通信方式将发声机器人在其坐标系下的坐标广播给所有其他机器人,通过坐标变换每个机器人可计算出所有其他机器人在其坐标系下的坐标,从而实现分布式相对定位.理论推导及实验证明只要两个机器人先后发声,通过本文所提方法即可实现多机器人相对定位.室内外环境中采用6个自制小型移动机器人实验表明,所提方法在3米的范围内可实现16厘米的相对定位精度.     

一种多机器人任务规划算法及其系统实现

针对多机器人任务规划问题,提出了一种蚁群集中式规划方法,建立了任务分配和路由规划的蚁群算法描述模型,并利用局部搜索策略改进了蚁群算法分配效果,实现了多机器人集中任务规划系统.利用该系统平台,进行了大量的实验分析.结果表明,蚁群算法能有效解决多机器人任务规划问题,为多机器人协作机制提供了新思路.     

Multi-robot nonlinear model predictive formation control: Moving target and target absence

This paper describes a novel approach in formation control for mobile robots in the active target tracking problem. A nonlinear model predictive formation controller (NMPFC) for target perception was implemented to converge a group of mobile robots toward a desired target. The team must also maintain a desired formation following a target while it is moving, or follow a leader in the case of target’s absence. The structure details of the controller, as well as a mathematical analysis of the formation model used, are presented. Furthermore, results of simulations and experiments with real robots are presented and discussed.     

基于多智能体通讯机制的多机器人编队系统

源于分布式人工智能的多智能体系统,以其突出的灵活性和适用性,被应用于多机器人协调系统领域。论文从多智能体理论出发,研究在真实世界里利用多协议全双工的通讯机制如何来实现多智能体机器人系统的技术和方法,并通过编队试验对系统性能进行验证。结果表明系统的构建是稳定可行的。