機(jī)器人全覆蓋問(wèn)題是指利用移動(dòng)機(jī)器人,在其物理接觸范圍或者在其傳感器感知范圍內(nèi)遍歷目標(biāo)環(huán)境區(qū)域,并盡可能地滿(mǎn)足任務(wù)完成時(shí)間短、重復(fù)路徑少或未遍歷區(qū)域小等優(yōu)化目標(biāo)。機(jī)器人的全覆蓋應(yīng)用出現(xiàn)在軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、災(zāi)難救援、城市生活等各個(gè)方面,例如自動(dòng)排雷、作物收割、空中交通巡查等。一般而言,全覆蓋行動(dòng)(mission)的各個(gè)任務(wù)(task)具有較為明顯的空間并行性,能夠并行地被處理。因此,隨著全覆蓋行動(dòng)的規(guī)模越來(lái)越大,以及多機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展等因素,多機(jī)器人系統(tǒng)被引入到了全覆蓋行動(dòng)中,期望能夠加速行動(dòng)的完成時(shí)間,從而取得更好的效益。多機(jī)器人系統(tǒng)處理全覆蓋行動(dòng)的過(guò)程中,需要經(jīng)過(guò)若干個(gè)階段,包括任務(wù)分解、任務(wù)指派(assignment)、任務(wù)調(diào)度等。任務(wù)分解階段關(guān)注將整個(gè)行動(dòng)分解成哪些任務(wù)或者將整個(gè)行動(dòng)空間分解為哪些區(qū)域(region),任務(wù)指派階段關(guān)注將每個(gè)任務(wù)指派給哪一臺(tái)機(jī)器人,而任務(wù)調(diào)度階段關(guān)注每臺(tái)機(jī)器人的任務(wù)執(zhí)行順序以避免路徑?jīng)_突(如沖撞等)。這三個(gè)階段在本研究中統(tǒng)稱(chēng)為任務(wù)分配(allocation),任務(wù)分配是多機(jī)器人獲得高效性能的核心。一個(gè)好的任務(wù)分配方案應(yīng)該應(yīng)對(duì)加速比、資源沖突性(...

【文章頁(yè)數(shù)】：137 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 全覆蓋問(wèn)題
        1.1.2 多機(jī)器人全覆蓋問(wèn)題
        1.1.3 多機(jī)器人任務(wù)分配
    1.2 本文主要工作
        1.2.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.2.2 主要結(jié)果與貢獻(xiàn)
    1.3 本文組織架構(gòu)
第二章 預(yù)備知識(shí)
    2.1 機(jī)器人全覆蓋問(wèn)題的概況
    2.2 數(shù)學(xué)規(guī)劃
    2.3 遺傳算法
    2.4 多目標(biāo)優(yōu)化
    2.5 強(qiáng)化學(xué)習(xí)
    2.6 小結(jié)
第三章 機(jī)器人數(shù)目恒定的全覆蓋任務(wù)分配算法
    3.1 問(wèn)題描述與建模
    3.2 相關(guān)工作
    3.3 精確算法
        3.3.1 思路原理
        3.3.2 頂點(diǎn)標(biāo)記
        3.3.3 流量模型
    3.4 近似算法
        3.4.1 思路原理
        3.4.2 算法
    3.5 實(shí)驗(yàn)對(duì)比與討論
        3.5.1 milpflow的結(jié)果
        3.5.2 STED的結(jié)果
        3.5.3 集成應(yīng)用
    3.6 小結(jié)
第四章 帶時(shí)限的最優(yōu)機(jī)器人數(shù)目任務(wù)分配算法
    4.1 問(wèn)題描述和相關(guān)工作
    4.2 多目標(biāo)的方法
        4.2.1 時(shí)間限制版本CCP的形式化
        4.2.2 機(jī)器人數(shù)目的界
        4.2.3 多目標(biāo)的轉(zhuǎn)化式
    4.3 Mofint算法
        4.3.1 編碼
        4.3.2 兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)
        4.3.3 初始化
        4.3.4 交叉算子
        4.3.5 變異算子
        4.3.6 協(xié)同進(jìn)化適應(yīng)度值
        4.3.7 算法偽代碼
    4.4 數(shù)值結(jié)果
        4.4.1 小示例結(jié)果
        4.4.2 數(shù)據(jù)集
        4.4.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)比與討論
    4.5 Mucard的進(jìn)一步研究與擴(kuò)展應(yīng)用
        4.5.1 擴(kuò)展應(yīng)用到多機(jī)器人拓?fù)涓采w評(píng)估問(wèn)題
        4.5.2 擴(kuò)展應(yīng)用到3-目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題
    4.6 小結(jié)
第五章 非確定性環(huán)境下基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的均衡任務(wù)分配算法
    5.1 問(wèn)題
    5.2 相關(guān)工作
    5.3 問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模與算法實(shí)現(xiàn)
    5.4 實(shí)驗(yàn)與討論
        5.4.1 算法
        5.4.2 參數(shù)的設(shè)置
        5.4.3 確定性環(huán)境結(jié)果與討論
        5.4.4 非確定性環(huán)境結(jié)果與討論
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 下一步研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3758960