操作机器人控制的多智能体方法研究综述

传统基于模型的控制方法应用于复杂机器人控制遇到很多困难,最近十几年,很多学者利用多智能体(Multi-Agent)技术构建基于行为的操作机器人控制系统,取得的满意的效果。介绍了基于多智能体方法的操作机器人控制原理,对国内外基于多智能体的操作机器人控制算法和与之对应的控制系统结构、运行平台和多智能体交互模型等相关研究进展进行综述,对多智能体方法用于操作机器人控制的优势和不足进行了总结,最后探讨了多智能体方法在操作机器人控制系统中应用的发展方向。     

人机智能协同在医疗康复机器人领域的应用

生物智能(人类智能)和人工智能(机器智能)各有所长,具有很强的互补性。借助各种人—机接口技术和方法,将生物智能和人工智能结合起来,使它们优势互补、协同工作,从而产生更强大的智能形态,并将孕育出重大的理论创新和技术方法突破。首先介绍了人机智能协同的主要研究方向、关键科学问题和主要研究内容,之后对人机智能协同在服务、医疗和康复机器人领域的应用及推动作用做了进一步介绍,最后分析了应用存在的可能问题和挑战并做出总结。     

基于递归神经网络的多机器人智能协同控制

多机器人协同系统具有负载能力强、工作空间广、灵活性好等优点,是机器人领域的研究热点。由于系统非线性、关节约束等问题,给其高性能协同控制带来了巨大挑战。研究关节约束下多机器人智能协同运动控制问题,设计同步策略并将多机协同控制问题建模为一个二次型优化问题,基于速度逃逸法将机器人关节角与关节角速度限幅归并描述到速度层,基于递归神经网络(RNN)设计了一个稳定性可证明的实时求解器。MATLAB与V-REP联合仿真平台下以多LBR iiwa机器人系统为对象的仿真实验表明,基于所提协同控制策略所有机器人都精确跟踪到了期望的三环路径轨迹,跟踪误差可达10~(-4)量级,轨迹跟踪过程中关节角、关节角速度皆在约束限幅内。     

智能制造机器人多手臂自适应协同控制方法研究

为妥善解决智能制造机器人系统工作效率低、协作能力差的问题,提出基于一主多从的多手臂自适应协同控制方法。通过分析多臂机器人系统结构明确运动关节、驱动关节及姿态调节装置间的关系,并在惯性坐标系中获取机器人系统线动量和角动量,从而构建雅可比矩阵多手臂运动学方程式。基于此,引入分布式理念简化机器人系统通信链路的冗余性,通过一主多从技术构建多手臂自适应协同控制器,实现其在工业制造中的灵活运用。实验表明:在不同工业制造流程中,应用本文方法后,多臂机器人能够精准完成多条手臂协同抓取工作,证明该方法可以为智能制造的进一步发展提供理论指导。     

足球机器人决策系统的实现

足球机器人是人工智能与机器人技术发展至一定程度的产物，它为基于分布式人工智能理论的多智能体系统协作问题提供了研究平台^[1,5]。机器人系统的核心部分是决策子系统，本文介绍了一种决策子系统的分层控制结构设计，它由协调层，运动规划层和基本动作层组成。然后介绍了足球机器人决策系统层结构推理模型。     

骨科手术机器人的协同控制方法

基于力反馈设备,通过引入虚拟约束和力反馈,介绍了能满足颅颌面整复手术需求的人机协同操作控制策略.在机器人可达工作空间内,基于模糊控制算法实现了反馈力的规划.通过对手术操作进行合理的过程规划,在模拟手术实验中实现了所提出的骨科手术机器人的人机协同操作控制策略.最后,设计了一组对比试验,验证了这种协同控制策略有效性和合理性.     

大型部件的多机器人合作搬运协同导引控制

针对大质量、大尺寸、低刚度的异形大部件,采用多机器人的合作搬运方式具有显著的作业灵活性和工况适应性。研究了单目-双驱动、双目-双驱动、双目-多运动副全向等合作搬运导引控制构型,建立了多输入-多输出的运动控制模型;采用领航者-跟随者策略设计了协同路径跟踪控制方法,该方法包括偏差转化预测控制+参数模糊调节的同构架构,以及模型预测控制+反演控制+参数强化学习的异构架构。最后,为进行导引控制实验开发了多机器人合作搬运原型系统,实验结果验证了所提构型、模型、架构与方法的可行性和有效性。     

多机器人系统的编队路径跟踪控制

介绍了一种多机器人系统的编队路径跟踪控制方法。首先将非完整约束机器人的动态方程转化为跟随者和领航员间相对运动模型,克服了非完整约束机器人结构奇异的缺点。随后将滑模控制方法应用于多机器人系统中,分别设计了领航员跟踪希望路径的滑模控制律和跟随者跟踪领航员的滑模控制律。算例仿真表明了应用本文介绍的编队路径跟踪控制律,各机器人能够较快地形成希望的编队,并按希望队形跟踪希望路径。仿真结果验证了此控制方法的有效性。     

面向敏捷制造车间模式的分布式协同作业方法与实施技术

根据实施敏捷制造车间生产管理信息系统的要求,分析了制造车间的现状和特点,提出用Multi-Agent方法分析和设计车间管理单元,采用Web技术进行信息共享和支持协同决策过程.论述了分布式环境下车间协同作业的组织结构、系统架构、协同方法和协同工具等关键技术,用J2EE标准建立了一种可伸缩的分布式协同核心业务平台,为建立基于敏捷制造车间模式的生产信息管理系统提供了一种应用技术.     

基于多现场总线的新型协同控制及其应用研究

针对多现场总线共存的复杂综合自动化系统提出了基于OPC标准的MAS分析方法，建立了具有并行工程特征的分布式MAS模型。借助逻辑数学中的“与”、“或”等关系描述了Agent间的协同控制机制。介绍了一个工程实例，用VC＋＋和COM组件技术开发实现了Agent的主要功能，运行效果良好。     

人–机器人协同作业中的人因问题研究综述

近年来,人机协同因可以提高生产效率和产品质量、降低生产成本,在电子智能制造中发挥着越来越重要的作用。然而,现有的人机协同系统开发主要采用操作人员主导或协作机器人主导的方式,操作人员和机器人按照预先定义的指令反应性地执行操作,远未实现机器人自动化和用户认知的有效集成,僵化的人机关系无法胜任复杂的制造任务,也无法减轻操作人员的身心负担。针对这些现状,文中从人机信任、人因安全和人机工效3个关键方面,探讨了人因评估的方法。此外,还对当前人机协同作业中的人因设计进行了总结,以促进更高效、安全和人性化的协作。最后阐述了人机协同当前面临的挑战和未来的发展,为未来的研究指明了方向。     

可变形机器人协同变形方法

可变形机器人AMOEBA-I的主要特点是具有多种构形方式,但由于受地面条件等影响使得某些构形变换难以实现.为了减小变形阻力,增强机器人对环境的适应性,提出可变形机器人的协同变形方法.建立相应数学模型,分析机器人系统各部分在协同变形过程中的运动和力学特性,实现将变形阻力的一部分转化为变形的动力,完成5种特殊构形之间的相互变换.研究基于摄动分析方法的模型线性化方法,以减小计算复杂度.最后,给出可变形机器人协同变形性能评价指标,并通过仿真和试验验证协同变形方法的有效性,满足机器人变形需要.     

基于机器人协同的复杂轴类零件多参数精密智能检测系统

针对机械行业实现"无人化生产线"的迫切需求,研发一种在生产现场使用的基于机器人协同的复杂轴类零件多参数精密智能检测系统.综合机器视觉、精密传感检测、伺服控制、网络测控等先进科技,研发了复杂精密阶梯轴类零件的直径及其跳动、阶梯长度、中心孔直径等参数的智能检测技术和成套装备;研发了检测系统与数控设备及机械手协同检测技术,实现轴类零件无人化生产;研发了嵌入式在线SPC(统计过程控制)技术,实现轴类零件生产质量监控和预警.应用结果表明,复杂轴类零件多参数精密智能检测系统以及该检测系统与多台数控设备及机械手构建的协同联动检测网络,实现了加工工件在线闭环的"无人生产线",通过在生产链中引入轴类智能检测系统与数控车床的方式,使数控车床生产工件实现形位参数自动检测、工件参数和加工路径的自修正、自动装卸等功能,测量准确、速度快、效率高.该技术可以拓展运用在多种不同类型工件的生产上,通用性好.     

具有避障的机器人集群系统分布式编队控制

针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器.通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件.利用人工势场函数的方法,设计了具有避障功能的机器人编队控制器.最后,仿真实验证明,机器人集群系统实现编队并能够避免与障碍物发生碰撞.     

空间多机器人协同运动规划研究

面向空间在轨装配任务提出基于优先级的多机器人协同运动规划方法。多机器人系统包括一个7自由度操作机器人和一个13自由度超冗余照明机器人。采用两种规划方法规划高优先级的操作机器人,即关节空间点到点的离线路径规划和基于伪逆的笛卡尔空间在线运动规划。针对低优先级的超冗余照明机器人,将操作机器人视为已知障碍,采用基于A~*算法和末端轨迹跟随的可重构运动规划方法,将运动规划分解为末端路径规划和机器人各关节对轨迹的跟随问题,并验证算法的可重构性。采用具有特定运动学形式的机器人模型进行仿真试验,仿真结果表明,提出的各个机器人的运动规划方法均能有效满足任务需求,且照明机器人的运动规划算法具有可重构性,多机器人系统基于优先级的协同策略能够满足空间在轨装配任务需求。     

多无人机系统编队控制综述

多无人机系统编队随着战场环境变化将成为对空作战主要形式,分析了多无人机编队控制优势,给出了目前编队常见的几种形式,研究了多无人机系统编队控制的方法,对leader-follower法、基于行为的队形控制、虚拟结构法(virtual structure)进行了综述。将无人机编队控制方法按照通信方式分为集中式控制、分散式控制和分布式控制。指出一致性分布式控制与编队控制的相辅相成关系,并对多无人机编队后续研究作出了展望。     

机器人点焊工作站在汽车制造中的应用

机器人焊接系统属于多智能体系统（Multi-Agent systems,MAS）,机器人点焊系统集成的关键是如何处理好MAS的通信与工作协调。本文介绍汽车车身机器人点焊的工作流程,重点介绍了机器人点焊工作站的控制原理及工作站集成技术。     

小型足球机器人车体系统的概念设计

提出了在机器人足球比赛环境下小型足球机器人车体系统的一种设计思路。即首先对足球机器人系统的性能要求作出分析，在此基础上对足球机器人系统的任务进行整合和分解，最后提出了机器人车体系统的结构模型。文中建立的小型足球机器人车体系统设计概念模型对于其他组别的足球机器人系统设计也有借鉴意义。     

立体仓库多机器人协同路径规划与冲突消解

针对立体仓库中多机器人协同路径规划问题,建立了一个具有最优作业时间和能耗的多目标路径规划模型.采用分治-协作策略将多机器人路径规划问题分解为多个单机器人路径规划子问题.在路径规划中,采用改进的蚁群算法对每个机器人的初始路径进行规划.基于时空协同约束,采用协同迭代优化策略,提出了多蚁群协同进化算法.针对路径冲突问题,设计了一种动态优先级冲突消解策略,有效地解决了多机器人冲突问题,找到了最优路径组合.仿真结果表明,该方法能有效提高多机器人的协同搬运效率,降低能耗并缩短搬运时间.     

多智能体系统开发工具和运行平台研究综述

多智能体系统技术在实际工程中的广泛应用,使人们对能够支持快速设计和实现多智能体系统的开发工具和运行平台提出了迫切的需求。文章首先对多种具有代表性的通用开发工具和运行平台的实现方法及表现出来的优缺点做了详细分析和探讨,随后对该技术的发展进行了展望。