★机器人向智能化的发展和多移动机器人协作系统
机器人技术的进展与应用前景
机器人技术的进展与应用前景随着机器人技术的不断进步,其所涉及的应用领域也在不断拓展。
从工业制造到医疗卫生、教育、娱乐等领域,机器人正逐渐成为新时代的重要助手。
本文将讨论机器人技术的进展与应用前景。
一、机器人技术的发展现状机器人技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:1、智能化 - 机器人理应具备自主思考和决策的能力。
随着深度学习、计算机视觉、自然语言处理技术的不断进步,机器人已经可以根据环境变化进行自主导航、任务执行、图像识别等操作。
2、协作式 - 人类和机器人之间的紧密协作将成为未来的主流。
例如,在制造业领域,工人和机器人将能够共同完成生产线上的任务,实现智能化、柔性化生产。
3、插入式 - 机器人已经不仅能够单独执行一项任务,同时还能插入到现有的生产线或工作流程中,以满足不同需求。
这种灵活性和多功能性将使机器人成为一个强大的竞争工具。
二、机器人应用领域1、制造业 - 机器人在制造业领域的应用已经相当广泛,特别是在汽车制造、电子和电气制造业中,机器人的应用体现出显著的经济效益。
例如,在车身焊接、零件装配和质量控制等环节中,机器人的应用已经可以完全替代人工。
2、医疗卫生 - 机器人将成为未来医疗卫生的重要工具。
例如,手术机器人已经可以对复杂和精细的手术进行精准操作,减少了人为操作的风险和误差。
3、家庭服务 - 未来机器人将成为日常生活中不可缺少的服务。
例如,智能家居的机器人可以为老人提供照顾服务、在家中完成清洁和组织工作,为工作繁忙的人们提供更加便捷的生活服务。
4、教育 - 机器人可以成为教育中的重要助手。
例如,机器人助教能够为学生提供个性化教育和拓展性学习,为教师减轻教学负担,提高教学质量、效果和效率。
三、机器人技术未来的前景机器人技术的未来前景非常广泛。
它可以完全改变工业制造和服务业的运作模式,极大地提高工作效率和准确性,减少了劳动力,也有望成为未来的创新和发展驱动力。
随着智能机器人技术的发展和普及,它不仅可以自动控制和预测工作环境中的变化,还可以具备人类无法想象的能力和潜力。
未来机器人的发展趋势
未来机器人的发展趋势
未来机器人的发展趋势包括以下几个方面:
1. 智能化:未来机器人将变得更加智能化,能够理解和应对人类的语言和行为。
他们将能够适应不同的环境,并能够学习和改进自己的能力。
2. 人机协作:随着机器人的智能化,人机协作将成为一个重要的趋势。
机器人将不再是简单的工具,而是成为人类的合作伙伴。
他们将能够与人类共同完成任务,提高工作效率和质量。
3. 多功能化:未来机器人将具备更多的功能。
他们将不仅仅是执行特定任务的工具,还能够执行多种任务。
例如,未来的机器人可以同时完成清洁、烹饪和照顾老人等多种功能。
4. 社会化:未来机器人将越来越社会化。
他们将能够与人类进行交流和互动,并能够识别和理解人类的情感。
这将使机器人更容易被人类接受并与人类建立更紧密的关系。
5. 自主性:未来机器人将具备更高的自主性。
他们将能够独立决策和执行任务,不再需要人类的实时指导。
这将使机器人能够更好地适应复杂和不确定的环境。
总之,未来机器人的发展趋势是智能化、人机协作、多功能化、社会化和自主性。
随着科技的不断进步,我们可以预见机器人将在未来的社会中扮演更加重要的角色。
机器人技术的发展趋势及其应用前景分析
机器人技术的发展趋势及其应用前景分析随着科技的不断进步,机器人技术发展日新月异,迅速地走到了现代生活的前列。
机器人技术应用于各个领域,不仅提高了工作效率,而且也为人们带来了更多的福利和价值。
本文将从机器人技术的发展趋势、机器人在商业应用、医疗、工业等领域的应用前景展开分析。
一、机器人技术的发展趋势机器人技术的应用领域在不断地扩大,不断地取得进步。
在机器人技术的发展过程中,主要有以下几个方面的发展趋势:1. 智能化趋势随着人工智能的研究和发展,智能化将持续成为机器人技术的发展趋势。
越来越多的机器人拥有了自主思考、分析和决策的能力,极大地增强了机器人的应用范围和效率。
2. 多功能性趋势在现代化的生产及社会生活中,需要不同种类、不同功能的机器人协同工作。
在这一背景下,多功能化也成为机器人技术的重要发展趋势,大幅度提高了机器人的应用效果。
3. 低成本趋势低成本的机器人将成为未来发展的重点,这不仅有助于机器人技术的普及,而且也能够扩大机器人应用的市场规模,从而提高机器人在社会生产和生活中的作用。
二、机器人在商业应用领域中的应用前景随着全球经济的发展,各种商品竞争愈发激烈,利润空间也愈发小。
为了提高商品质量和生产效率,许多企业已经开始意识到机器人在商业应用领域中的优势,逐步采用机器人代替传统的生产模式。
1. 零售业中的应用视频监控、机器人导购、自动收银、无人售货等机器人的应用正在零售业中逐步发展起来,极大地提高了客流量和订单额,增强了店面的人气和竞争力,这显示出了机器人在零售业中的重要应用前景。
2. 物流业中的应用机器人的应用也逐渐应用于物流业。
在未来,机器人将能够自动化地完成很多物流业务,比如在物流及仓储中,通过使用机器人、智能电子标签等技术,使得物流与仓储系统变得更加高效化。
三、机器人在医疗领域中的应用前景1. 机器人治疗机器人治疗已经成为医疗领域中罕见的技术,可以在较小的手术切口下完成较复杂的手术,麻醉时间、术中出血量都得到控制。
工业机器人的研究现状与发展趋势
工业机器人的研究现状与发展趋势随着制造业的发展,工业机器人的应用越来越普遍。
工业机器人是一种能够代替人工完成繁琐、危险、高强度等工作的机器,其应用范围涵盖了汽车、电子、食品等多个领域。
随着机器人技术的不断发展,越来越多的工业机器人开始向智能化、高速化、柔性化发展,成为未来工业制造的重要组成部分。
一、现有技术1. 机器人操作系统机器人操作系统(ROS)是目前机器人研发中最为广泛应用的操作系统,它是一个开源的、灵活的、分布式的机器人操作系统。
ROS提供了强大的工具,包括传感器、预先编写的机器人操作库、可视化工具等,方便研究者开发机器人系统。
2. 机器人导航机器人导航技术是实现机器人自主移动的关键。
在过去,机器人导航主要是基于激光雷达和视觉传感器,但这种方法会受到环境光的干扰。
而现在,机器人导航开始采用多传感器融合的方法,比如结合毫米波雷达和惯性测量单元(IMU),或者采用视觉-SLAM技术(Simultaneous Localization And Mapping),能够更加准确、可靠地实现机器人导航。
3. 机器人柔性化机器人柔性化是指能够适应不同的生产需求,完成多样化、小批量生产的机器人。
柔性化机器人普遍采用机械手臂,能够进行多轴运动、多自由度运动等操作,同时还能够根据需要更换工具,灵活地满足不同的生产需求。
二、发展趋势机器人智能化是工业机器人未来发展的重要趋势。
智能化机器人需要具备语音、视觉、动作等多种感知技术,能够快速、准确地识别物体和环境,根据需求完成各种操作。
在未来,随着人工智能技术的不断发展,机器人智能化将会得到更好的实现。
机器人协作化是指多个机器人之间能够自主协调、合作完成任务。
未来机器人将不再是单独工作,而是在生产线上与其他机器人、工人协同工作,实现生产流程的高效性和生产能力的提升。
随着环境问题的日益严重,无害化、低碳化、节能化的工业机器人成为未来发展的重点。
在机器人的设计和制造过程中,需要考虑机器人的可持续性,减少环境污染和能源消耗。
多移动机器人的协调合作与群智能方法研究的开题报告
多移动机器人的协调合作与群智能方法研究的开题报告一、选题背景及意义随着智能化和自动化技术的不断发展,移动机器人在多个领域得到了广泛应用。
在生产制造、物流配送、农业植保、环境清洁等领域,移动机器人已经成为了企业提高生产效率、降低成本和劳动力的一个重要手段。
但是,常规的单个移动机器人的应用面临着许多问题,如单个机器人的工作效率有限、难以对大面积区域进行有效监测、难以处理复杂任务等。
为了解决这些问题,在移动机器人研究领域,我们可以使用多机器人协作完成的方法。
多移动机器人可以将一个大型任务拆分成多个小任务,并在能够协力完成复杂任务的同时提高整个系统的效率,这显然比单个机器人更具有优势。
然而,多移动机器人的协调合作和群智能方法研究尚存在许多问题需要解决。
本文旨在探讨如何实现多移动机器人之间的群体合作和群智能,以及如何解决协调和合作过程中产生的问题,提高多移动机器人的效率和任务完成率。
二、研究内容和方案1. 研究多移动机器人的群智能在多移动机器人协作中,群体智能是一项非常重要的领域。
通过对多移动机器人的群体智能进行深入研究,可以提高整个系统的决策能力和适应能力,从而实现多移动机器人的优化。
本文将探讨如何引导多移动机器人的群体决策行为,并研究如何在不同的任务和环境中最大化群体智能方法的应用。
2. 多移动机器人间的协调合作机制在完成任务的整个过程中,多移动机器人之间需要协调和合作,以达成整体任务的最大化。
本文将研究多移动机器人之间的协调合作机制,包括任务的分配、路径规划、避障等方面,并研究如何有效地控制机器人的运动,避免交通冲突等问题。
3. 多移动机器人在不同环境中的应用研究针对不同的应用场景,需要开展多移动机器人的应用研究。
本文将通过实验和仿真研究,深入探讨多移动机器人在不同环境中的应用问题,并为不同应用场合提供应用解决方案。
三、研究方法和实现技术本文计划采用实验与仿真相结合的方法,针对多移动机器人的协调合作和群智能的研究,开发实验平台并进行相关实验。
多移动机器人网络的运动同步控制与协作任务规划
实际应用需求
在实际应用中,多移动机器人系 统需要具备协同完成任务的能力
,如同步移动、协同搬运等。
学术研究价值
研究多移动机器人网络的运动同 步控制与协作任务规划有助于推 动机器人技术的发展,为未来的
实际应用提供理论支持。
国内外研究现状
国外研究现状
在国外,多移动机器人系统的研究起步较早,已经取得了一定的研究成果。例如 ,一些研究者利用强化学习算法实现了多机器人的协同控制,提高了机器人系统 的任务执行效率。
质量,选择合适的信息传递方式。
信息传递效率
03
优化信息传递路径,减少信息传递延迟,提高信息传递效率。
传感器数据处理与融合
数据预处理
对传感器数据进行滤波、去噪等预处理,提高数据质量。
数据融合算法
采用合适的数据融合算法,如卡尔曼滤波、粒子滤波等,对多传感 器数据进行融合,提高位置和姿态估计的准确性。
传感器标定与校准
05
实验验证与结果分析
实验环境与条件
机器人硬件平台
选用具有相似性能和运动能力 的多台移动机器人,确保实验
结果的普适性。
实验场地
选择室内或室外封闭或半封闭 的实验场地,模拟实际应用场 景。
通信设备
采用无线通信设备,确保机器 人之间的信息交互和协同工作 。
任务规划算法
采用基于行为、基于任务或混 合式任务规划算法,实现多机
通过协同工作,机器人之间可以相互 配合,实现更高效的任务执行,提高 整体工作效率。
机器人网络系统的历史与发展
早期发展
20世纪90年代开始出现简单的机器人群体系统,主要用于军事侦察 和灾难救援等场景。
当前研究
随着传感器技术、通信技术和人工智能技术的不断发展,多移动机 器人网络系统的研究逐渐深入,涉及领域和应用场景不断扩展。
人机协同:工业机器人与人工智能合作培训课件
通过人工智能技术,对配送路线进行优化,提高配送效率,降低运输成本。
智能服务
智能客服
通过自然语言处理技术,实现智能客 服的自动回复和问题解决,提高客户 服务效率。
智能维护与预测性维修
通过数据分析技术,对设备进行智能 维护和预测性维修,提高设备运行效 率和可靠性。
其他应用场景
智能安防
通过视频监控和人脸识别技术,实现智能安防的监控和报警,提高安全防范能力。
03
人工智能技术
人工智能定义与分类
总结词
人工智能是一种模拟人类智能的技术,包括机器学习、深度学习、自然语言处 理等领域。
详细描述
人工智能的定义是指通过计算机算法和模型,使机器能够模拟人类的感知、认 知、学习和推理等智能行为,实现人机交互和自主决策。人工智能可以根据不 同的应用场景和需求,分为弱人工智能和强人工智能。
工业机器人的应用领域
总结词
工业机器人在许多领域都有广泛的应用,如汽车制造 、电子制造、食品加工等。它们在生产线上扮演着重 要的角色,能够提高生产效率、降低成本和减少人工 错误。
详细描述
工业机器人被广泛应用于许多领域,如汽车制造、电子 制造、食品加工等。在汽车制造领域,工业机器人可以 完成焊接、装配、涂装等复杂任务,提高生产效率和产 品质量。在电子制造领域,工业机器人可以高效地完成 贴片、检测、包装等精细操作,提高生产效率和降低成 本。在食品加工领域,工业机器人可以完成切割、包装 、码垛等重复性工作,提高生产效率和食品安全水平。
研发先进技术:鼓励研发先进的机器人和人工智能技术 ,提高机器人的智能化水平和自主决策能力。
建立标准体系:制定和完善人机协同技术的标准体系, 促进技术的普及和应用。
法律法规问题
多智能体协同控制系统
多智能体协同控制系统随着人工智能和机器学习的不断发展,多智能体协同控制系统在各个领域的应用得到了空前的提升。
多智能体协同控制系统是指由多个智能体组成的一个系统,在这个系统中,智能体之间能够相互协作和协调,共同完成一个特定的任务。
本文将介绍多智能体协同控制系统的概念、应用领域以及技术挑战,并探讨未来的发展方向。
一、概念介绍多智能体协同控制系统是指多个智能体通过相互协作和协调来完成一个任务的系统。
每个智能体可以独立地感知环境、做出决策,并执行相应的动作。
通过相互之间的通信和协调,智能体可以达成共识,并最终完成系统整体的任务。
二、应用领域多智能体协同控制系统已经广泛应用于许多领域,包括无人机群控制、自动驾驶、机器人协作等。
下面将重点介绍其中两个应用领域。
1. 无人机群控制无人机群控制是指通过控制多个无人机之间的协作和协调,实现多个无人机在同一个空间内完成特定任务的系统。
在无人机群控制系统中,每架无人机可以独立感知周围环境,做出飞行决策,并执行相应的动作。
通过通信和协调,无人机可以实现集群编队、空中协作等功能,提高无人机系统的性能和效率。
2. 自动驾驶自动驾驶是指通过多个智能汽车之间的协作和协调,实现车辆在道路上自主驾驶的系统。
在自动驾驶系统中,每辆车都配备了传感器和控制系统,可以感知周围环境、做出驾驶决策,并执行相应的动作。
通过通信和协调,智能汽车可以实现车队编队、实时交通信息共享等功能,提高道路的通行效率和安全性。
三、技术挑战多智能体协同控制系统面临一系列的技术挑战,包括通信和协调、资源分配、决策与规划等方面。
1. 通信和协调在多智能体系统中,智能体之间的通信和协调至关重要。
智能体需要能够准确地传递信息,并根据接收到的信息做出相应的决策。
因此,如何设计高效可靠的通信和协调机制是一个重要的挑战。
2. 资源分配多智能体系统中的资源分配是一个复杂而关键的问题。
智能体需要根据任务的需求和各自的能力来分配资源,以达到最佳的系统性能。
机器人智能控制技术的发展趋势
机器人智能控制技术的发展趋势自从机器人横空出世,人们就一直在探索如何让机器人拥有更智能的控制能力。
如今,随着人工智能技术的不断发展,机器人智能控制技术也得到了巨大的提升。
本文将从多个方面来探讨机器人智能控制技术的发展趋势。
一、机器人智能控制技术的现状在今天的市场中,人们可以看到各种各样的机器人,从工业机器人、服务机器人、家庭机器人,到军事机器人等等。
机器人的智能控制技术已经开始得到了广泛的应用,并在许多领域产生了深远的影响。
首先,机器人的智能控制技术已经实现了协作与交互。
例如,在自动化工厂中,多个机器人可以协作完成一个任务,不仅提高了生产效率,还缩短了生产周期。
在家庭机器人领域,机器人可以和人类进行语言交互,完成人们的各种需求,从而大大方便了现代人类的生活。
其次,机器人的智能控制技术也已经开始运用一些新的感知技术。
例如,在工业自动化中,机器人实现了对环境的自适应感知,从而使机器人可以更加合理地处理诸多复杂的环境变化。
在医疗服务领域,机器人使用激光感应技术进行手术,在确保手术准确性的同时,也能保护患者的安全。
总体来看,机器人的智能控制技术正在不断地进步,并得到广泛的应用和推广。
二、机器人智能控制技术的未来发展趋势1、人工智能技术的融合随着人工智能技术的发展,越来越多的机器人开始拥有自我学习和自我调节的能力。
未来的机器人智能控制技术将借鉴人类的自主控制理论,在机器人手臂、机器人头部等关节处做出一些重要的改变,从而使机器人的移动能力和灵活度得到进一步提高。
2、感知技术的提升从传感器网络、机器视觉到激光扫描,多种多样的感知技术正在被引入到机器人智能控制技术中。
未来,这些感知技术有望更好地发挥自身优势,从而使机器人更加高效、精准、灵敏地感知周围环境。
3、多层次的控制系统未来机器人智能控制技术将会建立更加多层次的控制系统,从而更好地管理机器人的动作和行为。
在此基础上,机器人可以更好地符合人们的需求,自我学习,自我调节,并能更好地重复执行特定的工作。
多机器人协调系统的构建与控制
安全防护技术
研究多机器人协调系统的安全防护技术,保 障系统的安全稳定运行。
THANKS
谢谢您的观看
分散式控制策略
总结词
每个机器人独立进行决策和控制,仅通过局部信息进行交互。
详细描述
分散式控制策略将机器人系统中的每个机器人视为独立个体,每个机器人根据自身的传感器信息和局 部环境信息进行决策和控制。这种策略具有较好的鲁棒性和扩展性,但可能无法实现全局最优控制, 且在机器人之间需要建立有效的通信机制以实现协作。
混合式控制策略
总结词
结合集中式和分散式的优点,既实现全 局最优控制,又具有较好的鲁棒性和扩 展性。
VS
详细描述
混合式控制策略结合了集中式和分散式控 制策略的优点,通过中央控制器进行全局 规划和决策,同时每个机器人根据局部信 息和中央控制器的指令进行独立决策和控 制。这种策略能够提高系统的性能和鲁棒 性,适用于大规模、复杂的多机器人系统 。
协同包装
通过多机器人协同作业,完成大型产品的包装、码垛等环节,提高包装效率与 自动化水平。
农业领域应用
精准农业
多机器人协调系统在农业领域中用于实现精准播种、施肥、喷药、收割等作业,提高农 业生产效率与资源利用率。
智能温室
多机器人协同控制温室内环境,如温度、湿度、光照等,为农作物提供最佳的生长条件 。
特点
多机器人协调系统具有灵活性、高效 性、协同性和自适应性等特点,能够 完成复杂、大规模和动态的任务,提 高整体性能和效率。
协调系统的应用场景
物流配送
01
多机器人协调系统可用于自动化仓库管理、货物分拣和配送等
环节,提高物流效率。
灾难救援
02
在灾难现场,多机器人协调系统可以协同完成搜索、救援和物
工业机器人的未来发展趋势
工业机器人的未来发展趋势近年来,工业机器人在各行各业中的应用越来越广泛。
随着科技的不断进步和工业自动化程度的提高,工业机器人的未来发展前景一片光明。
本文将探讨工业机器人的未来发展趋势,并展望其可能带来的影响。
一、人工智能与机器人融合工业机器人与人工智能的融合将成为未来的发展趋势。
随着人工智能技术的日益成熟,工业机器人不再只是简单的执行预设指令,而是能够学习和适应环境。
机器人将通过模式识别、自主学习等方式,逐渐具备感知、决策和规划的能力,实现更加智能化的操作和生产。
二、柔性化生产与定制化需求工业机器人的发展趋势将朝向柔性化生产和定制化需求的方向发展。
传统的工作流程往往需要大量的人力和时间,而工业机器人的出现可以实现生产线的快速转换和灵活调整。
未来,工业机器人将能够根据产品需求自主调整工作模式,提高生产效率和产品质量。
与此同时,定制化需求也将得到满足,消费者能够根据个人喜好和需求,通过工业机器人实现个性化定制。
三、协作机器人的崛起随着协作机器人技术的发展,未来工业机器人将更加注重与人的协作。
传统机器人往往需要与人隔离工作,以确保工作场景的安全性。
然而,协作机器人能够通过传感器和视觉系统等装置,实时感知周围环境和人体姿态,与人类密切合作完成任务。
协作机器人的崛起将进一步提高工作效率和安全性,促进工业生产的发展。
四、跨行业应用与智能制造工业机器人的应用不再局限于单一领域,而是逐渐拓展到各个行业。
例如,在制造业中,工业机器人已经广泛应用于汽车、电子、医药等领域。
未来,工业机器人将更加跨领域地应用于建筑、农业、物流等产业,实现智能制造和高效生产。
跨行业的应用将进一步拓展工业机器人的市场空间和发展前景。
五、人机协同的生产模式未来,人机协同将成为工业机器人的发展方向。
机器人将不再是简单的替代人工的工具,而是与人类紧密合作的伙伴。
人与机器人共同完成生产任务,将进一步提高工作效率和产品质量。
同时,人们也需要逐渐适应与机器人合作的工作方式,提升自身技能,实现人机协同的生产模式。
工业机器人的未来发展 自主化和人机协作的趋势
工业机器人的未来发展自主化和人机协作的趋势工业机器人在制造业中扮演着重要的角色,随着科技的不断进步和需求的增加,工业机器人的未来发展呈现出自主化和人机协作的趋势。
本文将探讨工业机器人的发展方向,以及自主化和人机协作对工业机器人市场的影响。
一、自主化的发展自主化是工业机器人发展的一个关键方向。
随着人工智能和机器学习技术的进步,工业机器人不再只是被动执行任务,而是具备了自主决策和学习能力。
它们能够根据环境变化和预期任务,自动调整和优化工作流程,提高生产效率和产品质量。
自主化的工业机器人能够自动在生产线上进行目标识别、路径规划和动作执行,极大地减少了人力干预的需要。
二、人机协作的趋势人机协作是工业机器人发展的另一个重要趋势。
传统的工业机器人通常被置于隔离的安全设施中,以确保人员的安全。
然而,人机协作技术的出现打破了传统的界限,使得人类操作者可以与机器人进行直接合作。
人机协作工业机器人能够感知人员的存在和动作,根据需要做出相应的调整,以确保人员的安全。
人机协作不仅提高了工作效率,还促进了人类和机器人之间的紧密合作,发挥了双方的优势,提升了整体工作质量。
三、自主化和人机协作带来的影响自主化和人机协作的趋势对工业机器人市场产生了深远的影响。
首先,自主化和人机协作使得工业机器人在跨行业应用方面更加普及。
随着工业机器人的自主化和人机协作能力的提高,它们可以适应不同行业的需求,并根据不同行业的特点进行定制化开发。
这使得工业机器人在制造业以外的行业,如医疗、农业和服务业等具备了广阔的应用前景。
其次,自主化和人机协作的发展推动了工业机器人的创新和进步。
自主化的工业机器人能够不断学习和优化自己的工作流程,提高生产效率和产品质量。
而人机协作技术的出现,则使得机器人能够和人类操作者实现更加紧密的合作,进一步提升工作效率和工作质量。
这些创新和进步将不断推动工业机器人技术的发展,为制造业的现代化提供有力支撑。
最后,自主化和人机协作的趋势也带动了工业机器人市场的增长。
机器人与多智能体系统的关系
机器人与多智能体系统的关系引言机器人技术与人工智能的快速发展,使得机器人在各个领域的应用越来越广泛。
而多智能体系统则是指多个智能体通过协作和通信实现某一共同目标的系统。
机器人与多智能体系统之间存在着密切的关系,本文将探讨这种关系以及机器人在多智能体系统中的作用。
一、机器人与多智能体系统的关系机器人与多智能体系统之间存在着紧密的联系和相互依赖关系。
首先,机器人可以作为多智能体系统中的一个智能体存在,与其他智能体进行协作和通信,共同实现某一任务。
其次,机器人也可以作为多智能体系统的一部分,与其他智能体共同组成一个整体系统,通过相互交互和合作来完成复杂的任务。
二、机器人在多智能体系统中的作用1. 信息交流与协作:机器人在多智能体系统中扮演着信息交流和协作的重要角色。
通过传感器和通信设备,机器人可以获取周围环境的信息,并与其他智能体进行信息交换,实现协作和协调。
例如,在一个无人车队中,每个机器人车辆都可以通过通信设备共享自身的位置和传感器数据,以实现路径规划和避免碰撞。
2. 分工合作:机器人在多智能体系统中可以根据任务的需要,与其他智能体进行分工合作。
不同的机器人可以负责不同的任务,通过协作和配合来提高工作效率和任务完成度。
例如,在一个机器人足球队中,有的机器人负责进攻,有的机器人负责防守,彼此之间相互协作,共同实现胜利。
3. 任务分配与调度:机器人在多智能体系统中还可以扮演着任务分配与调度的角色。
通过智能算法和机器学习技术,机器人可以根据系统的需求和资源的分配情况,对任务进行优化分配和调度,以提高整个系统的效率和性能。
例如,在一个仓库管理系统中,机器人可以根据货物的种类和目标地点,智能地进行路径规划和任务调度,以实现高效的仓库管理。
4. 知识共享与学习:机器人在多智能体系统中还可以通过知识共享和学习,提高整个系统的智能水平和性能。
通过机器学习和数据挖掘技术,机器人可以从其他智能体中获取知识和经验,并将其应用到自身的决策和行为中。
自主探索机器人的多智能体协同决策与智能合作算法优化
自主探索机器人的多智能体协同决策与智能合作算法优化随着现代技术的不断发展,机器人已经成为人们生活的一部分。
机器人可以在工业、医疗、服务等领域中发挥作用。
为了提高机器人的效率和智能化程度,多智能体协同决策和智能合作算法优化成为了研究的新热点。
一、多智能体协同决策多智能体协同决策是指多个智能体通过互相协作,共同完成一项任务的过程。
在机器人探索领域,多个机器人可以通过协同决策,快速、高效地完成任务,例如探索未知的环境。
多智能体协同决策需要考虑如何分配任务、如何协调行动和信息共享等问题。
机器人可以通过传感器获取环境信息,然后利用数据分析技术和人工智能算法进行分析和处理。
通过智能算法的应用,机器人可以找到最优解决方案,并执行任务。
二、智能合作算法优化智能合作算法是指通过智能化技术和算法来实现多机器人之间的协同。
在机器人探索领域中,多机器人可以通过智能合作算法进行分组协作,同时解决多个任务。
智能合作算法需要考虑数据共享、协同决策和任务分配等多个方面。
智能合作算法优化可以通过模型选择、参数优化和算法设计等方法进行实现。
例如,可以通过改进遗传算法的适应度计算函数和选择策略来优化算法,从而提高机器人的性能和效率。
三、多智能体协同决策和智能合作算法的应用多智能体协同决策和智能合作算法在机器人探索领域中具有广泛的应用前景。
例如在地图绘制、搜救救援、环境监测等方面均有着重要的作用。
在地图绘制方面,多机器人可以通过协同探索未知领域,获取大量数据,然后利用智能合作算法将数据进行处理,生成最终的地图结果。
在搜救救援方面,多机器人可以协同搜索受灾面积,并利用人工智能算法对受灾面积中的人员进行定位和救援。
在环境监测方面,多机器人可以通过智能合作算法进行分组协作,同时获得多个方面的环境数据,例如温度、湿度、氧气含量等,从而提高环境监测效率。
四、结语多智能体协同决策和智能合作算法优化是机器人探索领域中的重要研究方向。
通过协同决策和智能合作算法的应用,机器人可以更高效地完成任务,并提高机器人的智能化程度和效率。
机器人智能化技术的发展历程及未来趋势分析
机器人智能化技术的发展历程及未来趋势分析自从20世纪初期,机器人概念的提出已经过去了近百年。
在这个时期,人们对机械学的研究和发展已经取得了一定的成果,同时也为机器人准备了技术基础。
在上个世纪末的时候,随着计算机技术及其应用范围不断扩大,机器人接入到信息技术体系中成为可能。
这就是机器人智能化技术的发展历程,而机器人智能化技术的未来趋势则需要深入分析展开。
一、机器人智能化技术的发展历程机器人智能化技术是机器人技术的一种扩展,通过各种传感器和计算机技术使得机器人能够自主地思考和行动。
机器人智能化技术的发展历程可以分成三个阶段:1. 第一阶段:机械程度的智能化在这一阶段,人们尝试向机器人中加入电子和数码元件以实现自动化。
这个发展过程是在20世纪50年代到60年代展开的,主要任务是让机器人能够自动化地完成工作。
因此,此阶段的机器人被称为“编程机器人”,因为它们主要是通过编写程序来完成特定任务。
2. 第二阶段:计算机程度的智能化随着计算机技术的飞速发展,机器人智能化技术开始从机械程度向计算机程度转型。
在这个阶段,机器人能够自己完成任务而不再是被动地接受控制,同时通过重复学习和模拟人类思考方式来学习或自我修正。
这就是“学习机器人”的概念,其认知能力已经远远超过了人类。
3. 第三阶段:情感程度的智能化第三个阶段则是机器人智能化技术向人工智能领域扩张的过程。
在这个阶段,机器人已经能够感知、表达情感,甚至开始跟人类实现社交互动,成为与人类有连接的“合伴机器人”。
二、机器人智能化技术的未来趋势1. 机器人将成为“万物互联”机器人智能化技术的发展标志着智能时代的到来,我们将会迎来更加科学技术化的生活方式。
未来机器人不再只是工具,而是对于我们人类的一种延伸,成为“万物互联”的一部分。
我们可以期待什么?一台拥有丰富功能的家庭机器人,随时对我们身边发生的所有事情都可以有有效的反馈,也可以通过语音或其它方式与我们进行沟通;在工业、物流等领域,机器人将能够执行更多自动化的工作,例如机器人跟智能仓库系统的搭配,使得物流业能够实现更为高效便捷的服务。
机器人的智能协作与多机器人系统
机器人的智能协作与多机器人系统智能机器人的协作与多机器人系统一直是人工智能领域的研究热点之一。
随着科技的迅速发展,机器人的智能水平也在不断提升,使得机器人在多个领域中扮演着越来越重要的角色。
本文将介绍机器人的智能协作和多机器人系统的概念、应用以及未来发展方向。
一、智能机器人的协作概念智能机器人的协作指的是通过机器人之间的相互交流和合作,实现共同的目标或解决复杂的问题。
智能机器人协作的核心在于机器人具备了一定的智能和自动化能力,能够自主地感知环境、做出决策并执行任务。
机器人的智能协作可以通过传感器和通信技术等手段实现信息的交换和合作。
二、多机器人系统的概念多机器人系统是由多个智能机器人组成的一个集成系统。
每个机器人都有自己的任务和功能,通过相互协作和共享信息,实现更加灵活高效的工作。
多机器人系统可以应用于各个领域,包括工业生产、医疗健康、军事防务等。
通过多机器人系统,可以实现任务分配优化、协同工作和资源共享等功能。
三、智能机器人协作的应用1. 工业生产领域:智能机器人的协作在工业生产中具有广泛的应用。
多个机器人可以协同完成生产线上的任务,提高生产效率和质量。
通过智能机器人协作,可以实现生产流程的自动化、提高工作安全性和减少人力成本。
2. 物流与仓储领域:在物流与仓储领域,机器人的智能协作可以大大提高货物的运输和仓储效率。
多机器人系统可以实现物流信息的实时交流和任务协同,减少货物堆积和拥堵,提高整体效能。
3. 基于地面与空中机器人的合作:地面机器人和空中机器人可以协同工作,实现更加复杂的任务。
例如,在灾害救援中,地面机器人可以探测危险区域,而空中机器人可以提供更广阔的视野和航拍图像,帮助救援人员做出决策。
四、多机器人系统的发展方向随着机器人技术的不断进步,多机器人系统也在不断演进。
未来多机器人系统的发展方向包括以下几个方面:1. 智能算法与决策-making:多机器人系统需要能够快速做出适应性决策,根据当前的环境和任务情况进行智能规划。
智能制造系统中的多机器人协作与调度
智能制造系统中的多机器人协作与调度一、引言随着科技的不断进步和智能化的发展,智能制造系统在工业生产中起到了越来越重要的作用。
其中,多机器人协作与调度是智能制造系统中的重要环节,其效率和精确性直接影响到整个生产流程的运行。
二、多机器人协作1.多机器人协作的背景在传统的工业生产中,单一机器人负责单一任务的模式已经不能满足生产效率的要求。
多机器人协作的提出则是为了将多个机器人协同工作,完成更复杂的任务,提高生产效率。
2.多机器人协作的实现方式多机器人协作可以通过不同的实现方式实现,其中,集中式控制和分布式控制是比较常见的两种实现方式。
集中式控制是指将多个机器人通过一个中央控制器进行协作,而分布式控制则是指将多个机器人通过分布在各个机器人身上的控制系统进行协作。
3.多机器人协作的优势多机器人协作相比于单一机器人工作有很大的优势。
首先,多机器人能够同时执行多个任务,大大提高了生产效率。
其次,多机器人之间可以共享信息和资源,提高生产的灵活性。
再次,多机器人还可以相互合作完成复杂的任务,提高生产的准确性。
三、多机器人调度1.多机器人调度的意义多机器人调度是指将各个机器人按照一定的策略和规则进行合理的任务分配,以实现生产过程的优化。
合理的调度可以最大程度地提高生产效率和质量,减少生产时间和成本。
2.多机器人调度的挑战多机器人调度面临着一些困难和挑战。
首先,要考虑不同机器人之间的协调与合作,以避免资源冲突和调度冲突。
其次,要考虑任务的优先级和紧急程度,以及机器人的能力和限制,制定合适的调度策略。
3.多机器人调度的策略多机器人调度可以采用不同的策略,比如集中式调度和分布式调度。
集中式调度是指由一个中央调度器负责对所有机器人进行调度,而分布式调度则是由各个机器人分别负责自己的调度,并通过通信进行协调。
四、智能制造系统中的多机器人协作与调度的应用智能制造系统中的多机器人协作与调度已经被广泛应用于许多领域,比如汽车制造、电子产品制造等。
协作机器人技术与人工智能的结合与发展
协作机器人技术与人工智能的结合与发展随着科技的不断进步和人工智能的快速发展,协作机器人技术在工业、医疗等领域的应用越来越受到关注。
协作机器人是指能够与人类共同工作并实现协同操作的自动化机器人。
而人工智能则赋予了机器更多的智能和学习能力。
将协作机器人技术与人工智能相结合,为工作场所带来了更高效、更智能的解决方案。
首先,协作机器人技术与人工智能的结合使机器人能够更加智能化。
传统的机器人在面对新的任务和环境时需要进行预编程,而协作机器人则能够根据所学习的模式和数据来感知和适应不断变化的环境。
借助人工智能的算法和技术,机器人能够更加准确地感知和识别物体、人体动作等,从而更好地与人类进行协作。
例如,通过深度学习技术,机器人可以学习识别和理解人类的手势、面部表情等非语言交流方式,从而更好地与人类的意图进行沟通和合作。
其次,协作机器人技术与人工智能的结合使机器人具备了更高的学习和适应能力。
传统机器人的学习能力较为有限,需要通过人为的编程和设置来适应新的任务,而协作机器人则能够通过机器学习和深度学习等技术不断提高自身的学习能力。
机器人可以通过分析大量的数据和经验,自动提取规律和模式,并将其应用于新的任务中。
这种学习和适应能力的提升使得机器人在面对复杂的工作环境和任务时更具有灵活性和可靠性。
另外,协作机器人技术与人工智能的结合还可以提高工作效率和生产力。
传统机器人在与人类合作时通常需要固定的工作空间和环境,而协作机器人则能够适应不同的工作场所和环境,并与人类进行高效的协作。
人工智能的技术使机器人能够更好地理解人类的意图,并能够根据任务的需求合理分配工作量和角色。
机器人可以承担一些繁重、重复性的工作,从而释放人类的时间和精力,提高生产效率。
例如,在装配线上,协作机器人可以与工人一起进行装配和加工工作,既提高了工作效率,又降低了工人的劳动强度。
此外,协作机器人技术与人工智能的结合还有助于提高工作场所的安全性和人员的安全感。
基于多智能体的移动机器人协同任务规划
基于多智能体的移动机器人协同任务规划随着科技的不断发展和普及,机器人已经成为人类生活的重要组成部分,尤其是在工业、农业和医疗等领域,机器人的应用已经非常广泛。
然而,作为一种高度智能化的设备,机器人的单一智能体很难完成复杂的任务,因此,如何实现多个机器人之间的协同工作,成为了科学家们需要探讨和解决的问题之一。
基于多智能体的移动机器人协同任务规划,是一种通过不同的智能体之间的相互交流与协作,共同完成某项任务的技术手段。
这种技术应用起来涉及到多个方面的知识,包括智能化控制、人工智能、传感器技术、通讯技术等。
在此基础上,我们可以将基于多智能体的移动机器人协同任务规划的技术进行如下阐述:一、任务分配和规划移动机器人的协同任务规划首先要解决的问题是任务的分配和规划。
为了使多个机器人之间能够协同工作完成任务,它们首先需要确定任务的分配,并对任务进行规划。
这一步的技术实现必须考虑到多个机器人之间的合作关系,同时还要考虑到任务的多样性和复杂性,这就需要机器人的智能化控制和人工智能的技术支持。
二、环境建模和地图生成机器人所处的工作环境具有多样性和复杂性,在进行任务规划和分配之前,机器人需要对环境进行建模和地图生成。
这一步任务的完成需要机器人具有高度智能的感知和识别能力,同时还需要根据不同的任务需求,研发出适合于不同任务的地图生成算法。
三、路径规划和运动控制在确定了任务及任务地点、环境进行了建模和地图生成之后,机器人还需要解决路径规划和运动控制的问题。
路径规划旨在规划具有优化效果的路径,使得机器人在完成任务的过程中不会发生碰撞和卡死等问题。
运动控制则是控制机器人的速度、朝向、姿态、位置等状态,确保机器人按照规划好的路径行走。
四、通讯和信息共享机器人协同任务规划的过程需要多个智能体之间的相互通讯和信息共享。
通讯需要考虑机器人之间的距离、信号干扰、通讯带宽等因素,以保证通讯质量和可靠性。
信息共享则需要考虑到数据的传输效率和安全性,根据机器人之间的关系和任务需要,制定相应的信息共享机制,使得整个任务的完成过程更加流畅。
机器人协作技术的发展与应用
机器人协作技术的发展与应用机器人一直以来都是人类无法替代的机械伙伴。
在过去,机器人的应用范围仅限于工业制造领域等,而如今,随着科技的迅速发展,机器人更多的被用于各种涉及到人类生活和工作的领域中,其中机器人协作技术更为人熟知。
它指的是人类与机器人之间互相配合协作,利用各自的能力来完成一些任务或工作。
本文将探讨机器人协作技术的发展和应用。
一、机器人协作技术的发展机器人协作技术的发展源于工业界。
随着自动化技术的提升,大型工业生产线中的机器人开始发挥越来越大的作用。
已经发展出了很多机器人自主、半自主、远距离操控、近距离操控以及自主运动协作工作等技术。
随着机器人技术的不断提高,机器人的功能也越来越强大,不仅能够协同完成重复性强的任务,还可以执行简单的人类工作等。
其中,机器人与传统工业自动化相比,具有优势明显优势。
例如:机器人可以完成高难度的重复任务,可以代替人完成危险的工作,也可以提高工作精度,消除了人为操作导致的误差。
而随着人类对机器人的需求越来越高,机器人协作技术受到了普遍关注,逐渐从工业领域转移到了其他领域中,并且得到了长足的发展。
二、机器人协作技术在现实生活中的应用在人类生活领域,机器人协作技术已经得到了广泛的应用。
1.医疗协作:机器人的机械臂振动频率可以达到高于人类医护人员的手臂,这种特性使其在手术操作方面具备独特优势。
现已有机器人可以在医院内工作,与医护人员配合完成一些特定的工作任务。
2.农业协作:机器人可以在农田中协作,执行一些与种植、采摘等任务有关的操作。
例如:精准定位,自动喷水等。
3.教育协作:随着人工智能技术的不断提高,机器人被广泛应用于校园,可以作为学生的学习伙伴,协助老师解决教学难题,提供有效的课堂辅助工具等。
4.家居服务协作:通过智能化家居系统,机器人能够根据家庭成员的需要,自动完成一些家务工作,并且为家庭成员提供快速便捷的服务。
以上仅是机器人协作技术在现实生活中的一些应用范围,可以预见,随着技术的不断进步,机器人协作技术应用的领域和场景将会越来越广泛,处理越来越复杂,为人类带来更大的便利。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
机器人向智能化的发展和多移动机器人协作系统(上海交通大学自动化研究所,上海200030)席裕庚,陈卫东1 机器人向智能化的发展在信息、生物和纳米技术被列为三大高科技的今天,智能机器人作为一种高科技竞争技术,始终受到各国的高度重视和研究。
虽然在上世纪90年代,随着工业机器人技术的成熟和市场需求的趋缓,人们对机器人技术的研究热情一度有所减退,但这不过是短暂的一瞬,并没有在本质上改变机器人研究领域的勃勃生机。
机器人是多学科交叉的产物,集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。
同时,它又是一类典型的自动化机器,是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。
在本世纪,机器人将向智能化方向发展,在自动化领域中的作用和地位将进一步提高,这从下面几点可收稿日期:2003-08-04作者简介:席裕庚(1946-),男,上海交通大学教授、所长。
第七届中国自动化学会副理事长,上海市自动化学会理事长,亚洲控制教授协会(ACPA)主席,第九届全国政协委员。
研究方向为控制理论及应用,在预测控制、大系统理论及智能机器人控制方向从事基础性研究,出版教材、专著4本,主编国内外会议论文集3本,发表论文200余篇,获国家教委、上海市、国防科技进步奖7项,国家优秀教材奖2项,全国优秀科技图书奖1项,并授予国家有突出贡献中青年专家,全国优秀教师,上海市科技精英,高教精英,全国优秀科技工作者等荣誉表彰。
以看出:1.1 自动化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新的需求随着社会进步的步伐日益加快,对自动化的需求正在从制造业向工程、社会、生活等广泛领域扩展。
原来在工厂结构化环境下工作的自动机器或工业机器人,适合于大规模、较少柔性和变动的生产环境,对智能程度并无过高要求,而在广泛领域内所需要的自动机器,则要满足不同的非结构环境下的不同需求,必须具有综合集成和自主的能力,向以技术集成为特征的智能机器人发展。
1.2 信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含量信息技术需要载体,用信息化改造传统工业和各行各业,最后都要落实到用自动机器去完成信息的物化,机器人就是其载体之一。
而另一方面,信息技术的发展,特别是高性能计算机、通讯网络和电子器件、模式识别和信号处理、软件等技术的进展,又可促进机器人本身“智力”和“体质”♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠♦♠型化将有新的突破。
战斗化无人作战系统已经脱离了侦察、运输等作战保障的概念,战斗化已成必然的趋势。
战斗化将是无人作战系统发展的最终目标。
通用化通用化将使无人作战系统的可维护性和发展速度大大提高,这一点已引起美国军事专家和科学家的重视。
美军已着手利用神经网络技术研制通用的无人控制系统,神经网络控制系统依赖复杂的神经网络技术和能记忆与适应网络环境的软件,使智能系统在战场上受到损伤或出现故障时仍能保持稳定的状态。
这将使无人作战系统的通用化程度大大提高,改善各军种目前各自为战的情况。
隐形化采用隐身技术提高生存能力,是无人作战平台发展的重要方向。
随着自动化技术、人工智能、计算机技术、微电子技术和新材料技术的进一步发展,它不仅将使美军建设方向发生重大变化,而且将带动世界范围内的一次军事大变革。
有专家估计,到2005年左右,战斗机器人将全方位地走上战场,而到2010年左右,将有100多种不同性能的智能机器人用于军事行动。
国外军事专家估计,到2030年,无人化兵器将主宰战场,届时的“无人军”将不再是战争的“配角”,而将一跃成为战场上厮杀搏斗的“主角”。
看来,未来信息化战场的一支生力军—机器人军队异军突起的时代已为期不远。
未来的战场将极可能会成为一个无人化的战场。
中国自动化学术界的著名领导者之一宋健同志曾说过:“机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。
中国机器人事业目前面临着机遇与挑战。
军用机器人是机器人的极为重要的分支,因此,亦不能置之度外。
笔者衷心期望,从事自动化学科领域的我国广大的学者们能够对“作战系统的无人化”给予重视,并以自身的积极工作,来努力完成江泽民同志在党的“十六大”报告中指出的“努力完成机械化和信息化建设的双重历史任务”,实现我军现代化的跨越式发展。
的增强,为机器人向智能化、多样化发展创造条件,机器人技术与信息技术的这种互动发展在信息技术飞速发展的今天更为突出,这使机器人的高技术含量不断得到提升,始终处于高技术研究的前沿。
1.3 围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方面机器人由于本身具有无限的想象空间,历来是概念创新、技术创新的源泉,无论是在空间、水下、救灾、服务、医疗、娱乐等领域,都可根据需要设想出具有对应功能的智能机器人,而且这种想象空间由低到高,永无止境。
当前,由于自动化的概念正在急速向广泛领域扩展,而信息技术的发展又极大地提高了机器人的智能程度,使这种想象空间的扩展有了需求和实现的可能,从而会更加激励围绕机器人的概念创新和技术创新,并蕴含着产生各种竞争前核心技术的可能性,从而必然是国际科技创新的重要竞争点。
1.4 机器人是自动化领域中富有代表性和生命力的亮点机器人是多学科交叉的产物,但随着机器人应用环境和任务的复杂化,在非结构复杂环境下的信息综合与处理、针对复杂任务的规划和协调的难度和影响变得突出,需要采用信息反馈、优化控制、协调集成的理论、方法与技术去解决,控制学科在系统优化和综合集成方面的优势,将越来越在智能机器人中发挥主导作用。
而智能机器人作为一种自动化系统,无论在理论与技术的覆盖面与前沿性、与各种先进信息技术的结合以及物理实现的多样性方面,都是其它任何一类自动化系统所不能比拟的。
因此,机器人在自动化科学技术中的代表性和地位将随着其应用范围的拓宽、所采用信息技术的更新和智能程度的提高,得到进一步的认可。
2 多机器人协作系统在机器人向智能化的发展中,多机器人协作系统是一类具有覆盖性的技术集成平台。
如果说单个机器人的智能化还只是使个体的人变得更聪明,那么多机器人协作系统则不但要有一批聪明的人,还要求他们能有效地合作。
所以它不仅反映了个体智能,而且反映了群体智能,是对人类社会生产活动的想象和创新探索。
多机器人协作系统有着广泛的应用背景,它与自动化向非制造领域的扩展有着密切的联系,由于应用环境转向非结构化,首先在机器人本体上需要研究适合于任务的特种机器人,特别是能柔性改变多机器人系统几何模式的具有移动功能的机器人,其次是多机器人的团队作业应改变工业生产线上机器人的刚性组合模式,而向特种机器人的柔性组合发展。
近年来,非结构环境下的移动机器人已成为机器人研究和开发领域中新的热点[1]。
在这些环境中使用的多移动机器人系统应能适应任务的变化以及环境的非结构性与不确定性,必须具有高度的决策智能,因而,对多移动机器人协作的研究已不单纯是控制的协调,而是整个系统的协调与合作。
要使多机器人系统能有效地运行,就必须对多机器人构成的群体加以组织,并有适当的运行控制机制。
多机器人系统的组织与控制方式在很大程度上决定了系统的有效性。
如何组织由多个机器人构成的群体,以及在这样的群体中如何实现协调与合作,是多机器人协作系统的主要研究内容。
80年代末,受到分布式人工智能、分布式系统等研究的启发,一些从事机器人学研究的学者提出了多种有关机器人群体合作组织的策略、方法及协调机制,其基本思想是将多机器人视为一个群体,一个社会,从社会学的组织和系统的角度研究机器人群体的协作机制,充分发挥多机器人系统中各个机器人的智能,以求实现能根据环境和任务的变化,灵活、快速地组织多机器人系统。
这些研究正在逐渐形成“协作机器人学(Cooperative Robotics )[2]。
近年来,在协作机器人学研究中,基于分布式人工智能中的多智能体概念研究多机器人协作问题正受到越来越多的注意。
多智能体系统理论是一种抽象层次较高的普遍理论,它可追溯到70年代的分布式人工智能及以后的分布式问题求解,其概念、体系结构、协调与协作方式和策略等的研究已取得了大量成果,但大部分都是在抽象层次上。
尽管如此,多智能体系统理论的核心是把整个系统分成若干智能、自治的子系统,它们在物理和地理上分散,可独立地执行任务,同时又可通过通信交换信息,相互协调,从而共同完成整体任务,这无疑对完成大规模和复杂的任务是富有吸引力的,因而很快在军事、通信及其他应用领域得到了广泛的重视。
用多智能体系统理论研究多机器人协作,其要点就是把系统中的每一机器人都看作是独立的智能体,这样的多机器人系统称为多智能体机器人系统MARS (Multi-Agent Robotic Systems )[1]。
在MARS 系统中,每个机器人都被视为一个具有自主能力的Agent ,各机器人可根据系统总任务目标,动态地规划各自的运动序列,而不是由集中规划器进行规划,各机器人可充分发挥其智能和自主行为与其它机器人进行合作。
上述基于多智能体理论的多机器人协调现已成为机器人学中一个新的研究热点,从1995年起,在著名的IEEE 机器人和自动化国际年会上,已越来越多地涌现出这方面的论文。
在美国、欧洲、日本、韩国、中国香港等地的许多研究机构,几乎同时起步开展了类似研究,并且针对一些典型的多机器人系统进行了深入研究。
比较有代表性的典型系统包括:自重构机器人系统(Self-Reconfigurable Robotic Systems )、群智能机器人系统(Swarm Robotic Systems )、足球机器人系统(Soccer Robots )等[3]。
虽然目前这些研究还都在实验室阶段,而且任务的复杂度还不够高,但通过这些研究,探索多机器人系统从任务分配、规划到控制层次协调的普遍模式和包括通信、传感检测等的具体实现方法,对于不久的将来非结构化环境下完成复杂任务的智能机器人系统的应用是有重要意义的。
3 多移动机器人协作系统的关键技术多移动机器人系统由于具有移动功能,能在非结构环境下完成复杂任务,是多机器人协作系统中最具典型意义和应用前景、也是得到最广泛研究的一类系统。
以下就以多移动机器人系统为代表,介绍多机器人协作系统的主要关键技术:图1 多移动机器人实验平台结构图3.1 体系结构群体的体系结构是系统中机器人之间逻辑上和物理上的信息关系和控制关系,以及问题求解能力的分布模式。
它是多移动机器人协作行为的基础,决定了系统的整体行为能力和运行效率。
因此,体系结构研究对整个多移动机器人协作系统的研究具有重要意义。
一般地,多移动机器人协作系统的体系结构分为集中式(Centralized )和分散式(Decentralized )两种。