機器人全覆蓋問題是指利用移動機器人,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,并盡可能地滿足任務(wù)完成時間短、重復(fù)路徑少或未遍歷區(qū)域小等優(yōu)化目標(biāo)。機器人的全覆蓋應(yīng)用出現(xiàn)在軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、災(zāi)難救援、城市生活等各個方面,例如自動排雷、作物收割、空中交通巡查等。一般而言,全覆蓋行動(mission)的各個任務(wù)(task)具有較為明顯的空間并行性,能夠并行地被處理。因此,隨著全覆蓋行動的規(guī)模越來越大,以及多機器人技術(shù)的發(fā)展等因素,多機器人系統(tǒng)被引入到了全覆蓋行動中,期望能夠加速行動的完成時間,從而取得更好的效益。多機器人系統(tǒng)處理全覆蓋行動的過程中,需要經(jīng)過若干個階段,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)注將整個行動分解成哪些任務(wù)或者將整個行動空間分解為哪些區(qū)域(region),任務(wù)指派階段關(guān)注將每個任務(wù)指派給哪一臺機器人,而任務(wù)調(diào)度階段關(guān)注每臺機器人的任務(wù)執(zhí)行順序以避免路徑?jīng)_突(如沖撞等)。這三個階段在本研究中統(tǒng)稱為任務(wù)分配(allocation),任務(wù)分配是多機器人獲得高效性能的核心。一個好的任務(wù)分配方案應(yīng)該應(yīng)對加速比、資源沖突性(...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：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 全覆蓋問題
        1.1.2 多機器人全覆蓋問題
        1.1.3 多機器人任務(wù)分配
    1.2 本文主要工作
        1.2.1 本文主要研究內(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
    2.1 機器人全覆蓋問題的概況
    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 強化學(xué)習(xí)
    2.6 小結(jié)
第三章 機器人數(shù)目恒定的全覆蓋任務(wù)分配算法
    3.1 問題描述與建模
    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 實驗對比與討論
        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 帶時限的最優(yōu)機器人數(shù)目任務(wù)分配算法
    4.1 問題描述和相關(guān)工作
    4.2 多目標(biāo)的方法
        4.2.1 時間限制版本CCP的形式化
        4.2.2 機器人數(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 實驗對比與討論
    4.5 Mucard的進(jìn)一步研究與擴展應(yīng)用
        4.5.1 擴展應(yīng)用到多機器人拓?fù)涓采w評估問題
        4.5.2 擴展應(yīng)用到3-目標(biāo)優(yōu)化問題
    4.6 小結(jié)
第五章 非確定性環(huán)境下基于強化學(xué)習(xí)的均衡任務(wù)分配算法
    5.1 問題
    5.2 相關(guān)工作
    5.3 問題的數(shù)學(xué)建模與算法實現(xiàn)
    5.4 實驗與討論
        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：3758960