多机器人的分布式编队与避障控制.docx

多机器人的分布式编队与避障控制摘要：本文围绕多机器人的分布式编队与避障控制对其中涉及的相关概念和主要算法、主要技术原理等进行探讨和分析。对现有技术和算法原理进行总结运用图表等易于理解的形式理论与举例相结合并运用相关专业知识撰写论文。关键词：多机器人；分布式编队；避障控制一、多机器人技术的发展及现状机器人是近代计算机技术、复杂机器系统、传感器技术、通信技术、人工智能和自动化技术相结合而产生的高科技的产物是当今乃至未来先进生产力的体现。随着计算机技术、信息技术、数控技术、人工智能等多学科技术的应用和发展人们对机器人科学的研究也发生着日新月异的变化。对机器人的分布式编队与避障控制、路径规划等问题的研究是―热点也非常活跃移动机器人的分布式编队与避障控制是机器人导航和控制中非常重要的一个环节其实也是一个很灵活很智能化的研究方向表面看它是一个简单描述的问题实际上随着机器人工作空间复杂度的增加和机器人工作任务的增加这个问题会变的很复杂。对于路径规划法的研究经历了从传统常规算法到新型智能算法的发展过程。多机器人系统作为一种人工系统实际上是对自然界和人类社会中群体系统的一种模拟。多机器人协作与控制的基本思想就是将多机器人系统看作是一个群体或者一个社会从组织和系统的角度研究多个机器人之间的协作机制从而充分发挥多机器人系统的各种内在优势。此外多移动式机器人系统还具有鲁棒性、容错性较强的特点并且造价低廉、灵活性好。系统中的机器人个体的功能可以相互重叠所以当某一机器人出现故障时很容易通过任务的重新分配来弥补由该故障引起的系统性能下降。综上所述解决多机器人系统中存在的问题或者降低其不利影响发挥系统的优势和协调性能使系统能够灵活、快速地响应环境和任务的变化从而在复杂环境中高效的完成任务。二、多机器人系统国内外研究现状从国内同行业的情况看我国的机器人自动化生产线装备的市场尚处于起步阶段清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室自1988年开始研制THMR（TsinghuaMobileRobot）系列移动机器人国内现有合资、内资企业四十多家多数与国外技术有一定的差距影响了企业的市场竞争力。引进的先进技术开发生产无论从控制到传动技术市场规模和未来成长空间以及企业效益和社会效益等方面都有很大的竞争优势。而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期这就给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。据预测目前中国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等年需求此类自动化线就达300多条产值约为60多亿元人民币。随着机器人产业在国内的快速发展及下游行业的驱动对机器人的需求呈现出强劲的发展态势中国即将成为全球最大的机器人市场。虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中但和国际同行相比差距依旧明显。中国的工业机器人应用数量仍然偏少且主要依赖从日本、瑞典、德国、韩国、意大利、美国进口。市场占有率来说无法相提并论。工业机器人很多核心技术当前我们尚未掌握这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。由于多机器人系统的应用前景非常巨大美、欧、日等发达国家从20世纪80年代中期就对多机器人系统投入了相当大的研究热情协作机器人学得到发展起初的项目有ACTRESS、DEBOT、GOFER、SWARM等。早期的研究主要以仿真为主但近来的研究更强调实际的物理实现。如欧盟设立专门进行多机器人系统研究的MARTHA课题“用于搬运的多自主机器人系统（MultipleAutonomousRobotsforTransportandHandlingApplication）”。美国海军研究部和能源部也对多机器人系统的研究进行了资助。日本名古屋大学的研究小组在研究过程中受到生物细胞结构的启发而开发了一套CEBOT系统它将系统中众多的同构或异构的机器人视为生物的细胞元根据任务和环境的变换这些细胞元机器人可以自组织成器官化机器人多个器官化机器人可以进一步自组织形成功能更加复杂的机器人系统。美国是最早进行多军用机器人技术研究的国家之一国防部高级研究计划局资助DemoII计划的目标是就是为部队建立野外机器人侦察小队其中的机器人是配备有多种传感器的无人驾驶车辆（UGV）。研究人员采用基于行为的队形控制技术实现了多个UGV协调工作。另外还有将队形控制技术应用到飞行器上的报道并且美国航空宇宙航行局和空军已将飞行器保持队形技术确定为21世纪的关键技术。目前大部分研究工作仍然停留在仿真和实验室阶段。目前世界工业机器人装机总量已达到一百多万台。全球工业机器人的研发制造集中在欧盟和日本。瑞士ABB日本发那科日本安川电机德国库卡公司为世界机器人行业的四大巨头其次是韩国的现代重工、日本的川崎、不二进口品牌在国内市场占