《多移動機器人協同原理與技術》以多移動機器人的協同技術和方法為研究內容,涉及多移動機器人的研究概述、體系結構、通信、協同機制、協作定位與建圖、目標協作跟蹤、多移動機器人系統實例及其應用和展望等。本專著著重介紹多移動機器人研究在體系結構、可重構通信、協同任務分配和路徑規(guī)劃、相關機器學習、環(huán)境認知、多目標跟蹤等方面的理論和方法上取得的一些進展,對于提高多移動機器人系統的協同工作的技術水平,促進相關技術的發(fā)展,具有重要的科學意義。
本專著是在總結國家基礎研究項目研究成果的基礎上寫成的,是作者進行創(chuàng)新研究成果的結晶,其內容含有較為明顯的創(chuàng)新。本專著可供從事智能機器人、人工智能、智能控制和智能系統研究、設計和應用的科技人員和高等院校師生閱讀和參考。
蔡自興,中南大學信息科學與工程學院教授、博士生導師、學位委員會主席聯合國工業(yè)與發(fā)展組織(UNIDO)審定的聯合國專家、國際導航與運動控制科學院院士、紐約科學院院士、首屆全國高校國家級教學名師,徐特立教育獎獲得者歷任第八屆湖南省政協副主席兼文教衛(wèi)體委員會主任,全國政協第九屆和第十屆委員會委員,兼任中國人工智能學會副理事長及智能機器人專業(yè)委員會主任、中國自動化學會理事、中國計算機學會模式識別與人工智能專業(yè)委員會委員等,并任美國倫塞勒大學、俄羅斯科學院圣彼德堡自動化與信息學研究所、丹麥技術大學、北京大學信息科學中心、中國科學院自動化研究所、國防科技大學、北京航空航天大學、北京郵電大學等?妥淌冢妥芯繂T等主要從事智能系統、人工智能、智能控制、智能機器人研究主持并完成科教研究30多項,其中獲國際獎勵2項,國家級獎勵2項,省部級以上獎勵12項已在國內外發(fā)表學術論文600多篇,出版專著、教材30多部,如《人工智能及其應用》、《機器人學》、《智能控制》和“Intelligent Control Principies,Techniques and Applications”等此外,還主持國家級精品課程、國家級教學團隊和全國雙語教學示范課程等國家教育部質量工程項目多項
第一章 緒論
1.1 多移動機器人系統簡介
1.1.1 多移動機器人系統的優(yōu)點
1.1.2 多移動機器人系統的應用領域
1.1.3 多移動機器人系統的性能衡量指標
1.2 多移動機器人研究的主要內容
1.2.1 多移動機器人協作的體系結構
1.2.2 多移動機器人的任務分配
1.2.3 多移動機器人協作環(huán)境感知與定位
1.2.4 多移動機器人團隊的重構技術
1.2.5 多移動機器人的機器學習
1.3 多移動機器人系統研究趨勢
1.3.1 異質多移動機器人系統
1.3.2 具有容錯機制的多移動機器人系統
第二章 多機器人體系結構
2.1 多機器人體系結構概述
2.2 面向探測任務的單機器人體系結構
2.3 協作多機器人體系結構
2.4 協作多機器人系統實驗平臺
2.4.1 機器人的驅動與控制系統
2.4.2 傳感和通信系統
2.5 協作多機器人軟件平臺
2.5.1 協作多機器人系統功能結構
2.5.2 協作多機器人系統控制平臺
2.6 小結
第三章 多移動機器人通信
3.1 多移動機器人通信機制的研究
3.1.1 多移動機器人通信系統研究現狀
3.1.2 通信研究主要內容
3.2 多移動機器人通信協議分析
3.2.1 多移動機器人通信網絡路由協議及其評價標準
3.2.2 基于TCP傳輸的平面路由協議分析
3.2.3 復雜環(huán)境下的通信協議分析
3.3 基于通信的多移動機器人區(qū)域覆蓋
3.3.1 正多邊形區(qū)域覆蓋理論
3.3.2 仿真實驗
3.3.3 網絡抗毀性分析
3.4 基于簇的按需路由通信機制研究
3.4.1 通信網絡數據包的截獲
3.4.2 機器人鄰居鏈表的維護
3.4.3 簇結構的建立與維護
3.4.4 路由發(fā)現
3.4.5 兩跳拓撲數據結構
3.4.6 鏈.路重構
3.5 多移動機器人通信系統設計與實驗
3.5.1 多移動機器人通信系統設計
3.5.2 多移動機器人通信系統實驗
3.6 小結
第四章 多移動機器人協同機制
第五章 多移動機器人協作定位與建圖
第六章 多移動機器人的目標協作跟蹤
第七章 多機器人應用實例
第八章 多機器人的研究與應用展望
參考文獻
第一章 緒論
1.1 多移動機器人系統簡介
多移動機器人領域研究始于1980年,最初的研究集中在體系結構、運動規(guī)劃、可重構幾個方面。隨著應用領域的不斷拓展,尤其是水下、空間、危險環(huán)境探索、服務及教育領域等場合的應用需求,促使多移動機器人領域的研究課題逐漸深入和廣泛。與單機器人相比,多移動機器人系統具有許多優(yōu)點:可以通過對某些任務進行適當分解,使多個機器人分別并行地完成不同的子任務,從而加快任務執(zhí)行速度,提高工作效率;可以將系統中的成員設計為完成某項任務的“專家”,而不是設計為完成所有任務的“通才”,使得機器人的設計有更大的靈活性,完成有限任務的機器人可以設計得更完善;可以通過成員間的相互協作增加冗余度,消除失效點,增加解決方案的魯棒性;可以提供更多的解決方案,降低系統造價與復雜度等。由于這樣一些優(yōu)勢,多移動機器人協同技術研究吸引了國內外學術界越來越多的興趣與關注,出現了大批的文獻。
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