文档介绍：分类号工些二理 全一 学校代码
密级 学 号 研
华南理工大学学位论文
自主机器人分布式结构及运动规划
林怡青
指导教师姓名 周其节教授 毛宗源教授 菱坦皿觉投
申请学位级别 博土 专业名称
论文提交日期 尽年 月 论文答辩 日期 年 月
学位授予单位和日期 华南理工大学
答辩委员会主席
论文评阅人
年 月 日
自主机器人分布式结构及运动规划
摘要
系统结构是智能机器人研究的重要组成部分, 近年来国内外学者 己经提出了若
干信息流方向固定的模型 。事实上, 智 能机器人是一类复杂 的非常规系统, 很难要
求某种固定的结构模型能包含所有 的需求 。本文根据 分布式人工智能 有关
多智能体系统 的基本概念提 出一种分布式结构, 该结构 由一系列并列的功
能单元组成 , 单元之间通过消息进行协调, 系统的整体功能 由这些单元的并发运行
来实现 。该结构只要求各单元具有消息发布和响应能力 , 不同结构的单元可 以在同
一系统中运行 。通过消息的响应和屏蔽可 以改变系统 的运行结构 , 实现不同模型之
间的转换 。
本文的主受理论工具是基于有限 自动机的离散事件动态系统监控理论 。本文在
该理论 的指导下创建了一个离散事件动态系统的构造性体系 。提出并论证 了基本结
构 、 扩展结构的能控性及监控器存在性 提出并论证了由基本结构和扩展结构经有
限次组合 所构成的单元结构要保持一致性 、 能控性和监控器存在性所必须满足的三
类条件 提出对应笑些特定控制指标和若干典型约束的监控器原形并论证了其有效
性 提出并论证了监控器叠加条件 。在这些工作的基础上, 提出了分布式控制系统
的构造方法 。本文提出的构造性体系从根本上摆脱 了状态组合和计算复杂性所带来
的不利影响, 保 留了理论的指导性作用 。
本文 以一个机器人运动控制 系统为例进行分布式系统结构的研究, 提出了一种
有指导的全局规划方法, 该方法集局部规划的灵活敏捷与全局规划的完整可靠于一
体, 可 以嵌入多种全局规划框架 下运行 。本文把 自主车及安装于其上的操作手作为
一个整体来研究, 把机器人在作业过程中所受到的终端约束与轮子和地面接触的非
完整约束结合起来考虑, 得到了机器人整体运动参数有解的条件, 研究了整体运动
参数求解方法并通过实例计算进行了验证 。
本文采用上述的分布式系统框架 , 按照上述构造性方法建立 了一个由任务单
元、视觉单元、规划单元和驱动单元组成的简化的移动机器人运动控制仿真系统。
仿真结果表明本文的研究成果是正确的, 有效的 。
关键词 分布式控制系统 , 机 器人系统 结构 , 离散事件动态系统 , 机 器人运动规
划 , 机