【摘要】：近年來,隨著“911”事件、汶川地震等災(zāi)難的發(fā)生,全球范圍內(nèi)對(duì)在危險(xiǎn)環(huán)境中可以長(zhǎng)時(shí)間工作的機(jī)器人的需求越來越多。這些機(jī)器人可以在高溫、低溫、有毒污染、高壓、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境下取代人類實(shí)現(xiàn)繁瑣的搜救任務(wù),減少災(zāi)害對(duì)人類第二次的傷害。同時(shí),近幾年隨著互聯(lián)網(wǎng)、電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用大范圍的普及,機(jī)器人技術(shù)正在快速的成長(zhǎng),應(yīng)用范圍從制造業(yè)擴(kuò)展至非制造業(yè),智能機(jī)器人進(jìn)入大家的視野來完成日常生活學(xué)習(xí)中簡(jiǎn)易的工作已然成為一種抵擋不住的趨勢(shì)。雖然單機(jī)器人能夠完成一些簡(jiǎn)易的工作,但是多機(jī)器人系統(tǒng)具有很多個(gè)體機(jī)器人不具有的優(yōu)勢(shì),例如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活操作、形狀嬌小、操作性強(qiáng)等。并且系統(tǒng)中單個(gè)機(jī)器人可以獨(dú)立完成某個(gè)任務(wù),獲得的環(huán)境信息更加全面,所以相比較而言多機(jī)器人系統(tǒng)完成任務(wù)效率更高、穩(wěn)定性強(qiáng),完成任務(wù)復(fù)雜程度高、信息傳遞速度快、定位信息準(zhǔn)確。基于以上的優(yōu)勢(shì),研究人員對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)注越來越多,研究越來越深入,它在各領(lǐng)域的應(yīng)用自然更加廣泛。隨著研究人員對(duì)生物學(xué)研究的不斷深入,通過模擬自然界中生物群體行為現(xiàn)象而提出的仿生智能算法得到的廣泛的應(yīng)用。本文主要是針對(duì)在復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境下,將群機(jī)器搜索應(yīng)用在有毒/有害氣體源搜索、災(zāi)后搜索和營(yíng)救、反恐排爆等場(chǎng)合中,研究將新型生物啟發(fā)式群智能算法——細(xì)菌覓食優(yōu)化算法應(yīng)用在群機(jī)器人系統(tǒng)搜索問題上,設(shè)置基于Levy分布的趨化步長(zhǎng),針對(duì)搜索過程中收斂速度較低這一缺點(diǎn)進(jìn)行改善設(shè)計(jì)細(xì)菌覓食優(yōu)化算法,使得群機(jī)器人能夠精準(zhǔn)并且快速地完成搜索任務(wù)。最后,設(shè)計(jì)多機(jī)器人任務(wù)搜索仿真系統(tǒng),在該仿真系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了模型和算法的有效性,實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人任務(wù)搜索的整個(gè)過程,并將基于改進(jìn)的細(xì)菌覓食優(yōu)化算法的目標(biāo)搜索結(jié)果與基于粒子群算法的目標(biāo)搜索結(jié)果、基于混合算法的目標(biāo)搜索結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證本文所提方法具有可行性并且搜索效果更加良好。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

（c）群機(jī)器人協(xié)作通過障礙圖 1.1 多機(jī)器人系統(tǒng)（Swarmbots 項(xiàng)目）塔夫斯大學(xué)（Tufts University）的 Robotics Acad研究核心是通過結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、能力有限的個(gè)體機(jī)器信息來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的交流合作，從而合力完成任展示的是項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)在執(zhí)行搜索任務(wù)要協(xié)力搜索的目標(biāo)[3]，圖（b）是個(gè)體特征，圖（c

5（b）機(jī)器人個(gè)體特征 （c）機(jī)器人編隊(duì)圖1.2 多機(jī)器人系統(tǒng)（Tufts University）（3）德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)（Karlsruhe）建立了智能自主機(jī)器人群I-SWARM項(xiàng)目，該系統(tǒng)中的機(jī)器人群體能夠不受約束的擴(kuò)展，它們能夠根據(jù)自己面對(duì)的障礙變換任務(wù)，更改它們的周圍和系統(tǒng)需求，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在行星探索和殖民地化方面。機(jī)器人利用光能不僅提高了機(jī)器人的使用時(shí)間而且節(jié)約了資金，系統(tǒng)結(jié)合了分布式自適應(yīng)系統(tǒng)、生物群落系統(tǒng)、自組織理論與技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)，開發(fā)人員希望可以借此推動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展[4]，具體的機(jī)器人如下圖1.3。圖1.3 I-SWARM項(xiàng)目相應(yīng)的機(jī)器人（4）瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)群體智能系統(tǒng)研究組開發(fā)一組機(jī)器人，并且將這些微型機(jī)器人代替人工在噴氣式飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，用于檢查任務(wù)[5]。如下圖1.4所示

（b）機(jī)器人個(gè)體特征 （c）機(jī)器人編隊(duì)圖1.2 多機(jī)器人系統(tǒng)（Tufts University）（3）德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)（Karlsruhe）建立了智能自主機(jī)器人群I-SWARM項(xiàng)目，該系統(tǒng)中的機(jī)器人群體能夠不受約束的擴(kuò)展，它們能夠根據(jù)自己面對(duì)的障礙變換任務(wù)，更改它們的周圍和系統(tǒng)需求，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在行星探索和殖民地化方面。機(jī)器人利用光能不僅提高了機(jī)器人的使用時(shí)間而且節(jié)約了資金，系統(tǒng)結(jié)合了分布式自適應(yīng)系統(tǒng)、生物群落系統(tǒng)、自組織理論與技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)，開發(fā)人員希望可以借此推動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展[4]，具體的機(jī)器人如下圖1.3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753675