从自然灵感角度出发的群体智能集群机器人系统研究综述 被引量：1

1

作者 刘金存 任崟杰 +2 位作者 徐战 安冬 位耀光 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2024年第2期154-181,共28页

受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组... 受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组织行为;其次对生物自组织行为机制所衍生出的群体智能集群机器人系统任务进行归类,总结近年来的研究成果;最后对集群系统当前研究存在的问题以及受生物行为启发的集群机器人系统未来发展趋势进行展望。该综述致力于为广大研究者提供一个新角度思考群体智能集群机器人系统的研究成果以推动相关领域发展。 展开更多

关键词 自组织 群体智能 集群机器人系统 自然灵感 分类学

原文传递

群机器人自组织围捕多个入侵者的链阵方法 被引量：1

2

作者 徐望宝 孙明炎 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期94-102,共9页

针对群机器人在二维给定区域自组织围捕多个入侵者问题提出了一种链阵方法.链阵中的机器人分为链首和链节,其中链首不但会环绕围捕目标运动而且能也只有它们能发布招募信息,以招募更多的机器人参与围捕同时又能使参与者不致太多.链节机... 针对群机器人在二维给定区域自组织围捕多个入侵者问题提出了一种链阵方法.链阵中的机器人分为链首和链节,其中链首不但会环绕围捕目标运动而且能也只有它们能发布招募信息,以招募更多的机器人参与围捕同时又能使参与者不致太多.链节机器人则只需简单地跟随leader不停运动以形成链阵.机器人的运动由人工力矩运动控制器驱动,该控制器能使机器人在完成任务的同时而又不会发生碰撞.仿真结果表明,链阵方法可以根据实际需求动态调整链阵中的机器人数,能使围捕不同目标的机器人结成统一的链阵.链阵的不停移动则有利于机器人在数量较少时包围入侵者. 展开更多

关键词 群机器人系统 自组织系统 人工力矩法 链阵方法

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群机器人仿真系统设计与实现 被引量：1

3

作者 熊举峰 谭冠政 皮剑 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第30期104-107,230,共5页

群机器人仿真系统是一个能够对群机器人系统的体系结构、协调控制和学习算法等进行实验的数字仿真系统。分析了各仿真对象的物理特性及其实现难点,给出了仿真系统的软件架构和对象建模,描述了各仿真功能的具体实现。利用本仿真系统进行... 群机器人仿真系统是一个能够对群机器人系统的体系结构、协调控制和学习算法等进行实验的数字仿真系统。分析了各仿真对象的物理特性及其实现难点,给出了仿真系统的软件架构和对象建模,描述了各仿真功能的具体实现。利用本仿真系统进行的实验结果表明此系统达到了比较理想的效果,具有良好的分布式运行能力和方便的实时交互能力,为群机器人系统的研究提供了一个有效的平台。 展开更多

关键词 群机器人系统 计算机仿真 仿真系统 队形控制

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探测能力有限条件下群机器人队形的避障方法

4

作者 郑永昌 徐望宝 杨宁 《辽宁科技大学学报》 CAS 2023年第6期440-447,共8页

在探测能力有限的条件下,即使群机器人队形中的跟随者有碰撞障碍的风险,领导者也常难察觉,这将导致部分机器人离队或难以保持给定队形。本文针对此问题提出一种基于局部信息的解决方法,根据局部障碍信息判断障碍对跟随者或其自身后续运... 在探测能力有限的条件下,即使群机器人队形中的跟随者有碰撞障碍的风险,领导者也常难察觉,这将导致部分机器人离队或难以保持给定队形。本文针对此问题提出一种基于局部信息的解决方法,根据局部障碍信息判断障碍对跟随者或其自身后续运动是否有潜在威胁。当有潜在威胁时,输出障碍信息,并在群机器人队形中接力传递,最终反馈给领队机器人以带领队形远离障碍。同时,对领队机器人和普通机器人的人工力矩运动控制器做出改进,保证机器人的安全,并且使避障轨迹更加顺滑。仿真实验证明,所提方法在领导者无法感知所有跟随者和障碍信息的情况下,仍能带领队形安全绕开障碍物。 展开更多

关键词 队形控制 群机器人系统 避障 人工力矩法

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面向群智能机器人系统的声音协作定向 被引量：9

5

作者 姜健 赵杰 李力坤 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期385-390,共6页

针对群智能机器人系统的特点,提出了一种基于单一频率信号的声音协作定向方法．设计了基于声强差原理的麦克风传感器阵列．利用该传感器阵列接收声强信号的特点,通过模糊推理得到了声强信号与声源方向之间的关系．实验结果表明该方法能... 针对群智能机器人系统的特点,提出了一种基于单一频率信号的声音协作定向方法．设计了基于声强差原理的麦克风传感器阵列．利用该传感器阵列接收声强信号的特点,通过模糊推理得到了声强信号与声源方向之间的关系．实验结果表明该方法能够满足群智能机器人系统的定向要求． 展开更多

关键词 群智能机器人系统 声音定向 协作定向 模糊推理系统

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基于虚拟力的群机器人队形控制 被引量：7

6

作者 熊举峰 谭冠政 窦宏全 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第5期185-188,共4页

提出了一种基于虚拟力的群机器人队形形成原理,提出了一种使用拟合法构建虚拟力模型的方法及其应用。实验结果表明该方法可以快速、有效地完成队形分布,并指出了今后的研究方向。

关键词 群机器人系统 队形控制 虚拟力

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未知环境中群机器人队形移动 被引量：2

7

作者 熊举峰 谭冠政 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第4期896-900,共5页

群机器人学是多机器人系统的一个重要研究方向,其主要特点是系统包含大量个体。如何控制不受数量限制的群机器人形成队形并在未知环境中移动,是一个极具挑战性的问题。基于人工物理原理分析了群机器人网格队形分布和移动控制原理,制定... 群机器人学是多机器人系统的一个重要研究方向,其主要特点是系统包含大量个体。如何控制不受数量限制的群机器人形成队形并在未知环境中移动,是一个极具挑战性的问题。基于人工物理原理分析了群机器人网格队形分布和移动控制原理,制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、碰撞次数、覆盖率、连接数、簇数、分布密度等参数),提出了采用曲线拟合法构建虚拟力模型。通过在有障碍物环境中的仿真,显示出该方法可以鲁棒、有效的完成网格分布和移动任务。最后指出了今后的研究方向。 展开更多

关键词 群机器人系统 人工物理 队形 虚拟力 网格分布

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模仿生物觅食行为的群机器人协同搜索方法 被引量：2

8

作者 李志敏 尹雪峰 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第9期222-226,共5页

为了尽快发现搜索区域内所有目标,针对群机器人在大范围搜索区域内目标搜索问题,提出了模拟群居生物觅食行为的协同搜索算法。为防止机器人在大范围搜索区域中迷失,将整个搜索区域划分为若干子区域分别搜索;以信号强度和距离为启发信息... 为了尽快发现搜索区域内所有目标,针对群机器人在大范围搜索区域内目标搜索问题,提出了模拟群居生物觅食行为的协同搜索算法。为防止机器人在大范围搜索区域中迷失,将整个搜索区域划分为若干子区域分别搜索;以信号强度和距离为启发信息,借鉴黄蜂群阈值响应模型,建立了区域效用函数并改进,用于确定子区域搜索顺序;对于子区域内群机器人目标搜索问题,模拟群居生物整体快速搜索和局部细致搜索过程,提出了协同搜索算法。经仿真验证,对于区域内不同位置、不同数量的目标,协同搜索算法都能够准确搜索到目标;与随机算法、粒子群算法相比,协同搜索算法能够最快找到目标,且区域内目标数量越多,消耗时间优势越明显。 展开更多

关键词 群机器人系统 协同搜索方法 改进的区域效用函数

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群机器人围捕多个入侵者的人工力矩方法 被引量：1

9

作者 徐望宝 祝超超 荣根熙 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期99-105,共7页

群机器人协作围捕多个入侵者的问题是一个富有理论和工程应用价值的问题。针对这一问题提出了一种基于人工力矩的自组织围捕方法。首先基于同盟、围捕曲线等概念给出了围捕机器人基于局部信息计算与调整吸引点的方法,来引导围捕机器人... 群机器人协作围捕多个入侵者的问题是一个富有理论和工程应用价值的问题。针对这一问题提出了一种基于人工力矩的自组织围捕方法。首先基于同盟、围捕曲线等概念给出了围捕机器人基于局部信息计算与调整吸引点的方法,来引导围捕机器人在向入侵者的运动过程中快速地形成理想的围捕队形。然后分别针对围捕机器人和入侵者设计了人工力矩运动控制器,以驱动围捕机器人向着各自吸引点的方向运动并最终完成围捕任务,入侵者则能向着远离围捕者的方向快速逃逸。最后对所提方法进行了仿真验证,以证明所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 群机器人系统 自组织系统 协作围捕 人工力矩方法

原文传递

复杂环境中群机器人网格分布与移动

10

作者 熊举峰 谭冠政 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第30期9-12,共4页

如何控制不受数量限制的群机器人形成队形并在复杂环境中移动,是一个极具挑战性的问题。基于虚拟力原理分析了群机器人网格队形分布和移动控制方法,制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、碰撞次数、连接数、簇数等参数),研究了网格... 如何控制不受数量限制的群机器人形成队形并在复杂环境中移动,是一个极具挑战性的问题。基于虚拟力原理分析了群机器人网格队形分布和移动控制方法,制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、碰撞次数、连接数、簇数等参数),研究了网格队形在复杂环境中的移动以及不同虚拟力对移动的影响。通过在复杂障碍物环境中的仿真,显示出该方法可以鲁棒、有效地完成网格分布和移动任务。指出了今后的研究方向。 展开更多

关键词 群机器人系统 虚拟力 网格分布 队形移动

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基于人工物理的群机器人网格分布仿真

11

作者 熊举峰 谭冠政 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期692-696,共5页

群机器人学是多机器人系统的一个重要研究方向,其主要特点是系统包含大量个体。如何控制不受数量限制的群机器人系统,是一个极具挑战性的问题。网格分布是指大量机器人按照一定的要求均匀分布在某一区域中。基于人工物理原理分析了群机... 群机器人学是多机器人系统的一个重要研究方向,其主要特点是系统包含大量个体。如何控制不受数量限制的群机器人系统,是一个极具挑战性的问题。网格分布是指大量机器人按照一定的要求均匀分布在某一区域中。基于人工物理原理分析了群机器人网格分布控制原理和方法,制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、碰撞次数、覆盖率、连接数、簇数、分布密度等参数),提出了采用曲线拟合法构建虚拟力模型。通过在无障碍物和有障碍物环境中的网格分布仿真,显示出该方法可以鲁棒、有效的完成网格分布。最后指出了今后的研究方向。 展开更多

关键词 群机器人系统 网格分布 人工物理 虚拟力 分布式控制

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具有避障的机器人集群系统分布式编队控制 被引量：2

12

作者 刘伟 李大卫 +1 位作者 戴洪德 李飞 《机械与电子》 2021年第7期44-48,共5页

针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器。通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件。利... 针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器。通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件。利用人工势场函数的方法,设计了具有避障功能的机器人编队控制器。最后,仿真实验证明,机器人集群系统实现编队并能够避免与障碍物发生碰撞。 展开更多

关键词 机器人集群系统 分布式控制 编队控制 避障

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基于改进免疫启发群聚集算法的群机器人自恢复方法

13

作者 刘养菊 倪建军 《计算机与现代化》 2018年第4期100-105,共6页

群机器人由许多简单的无差别的机器人组成,是多机器人系统的一个重要研究方向。虽然其相比个体机器人有良好的容错性和鲁棒性,但是在机器人发生局部故障——有信息交互能力但无驱动能力时,群机器人系统会受到影响。针对这一问题,以基于... 群机器人由许多简单的无差别的机器人组成,是多机器人系统的一个重要研究方向。虽然其相比个体机器人有良好的容错性和鲁棒性,但是在机器人发生局部故障——有信息交互能力但无驱动能力时,群机器人系统会受到影响。针对这一问题,以基于生物免疫系统原理的肉芽肿形成算法为基础,引入离散粒子群算法选取最优的自恢复策略,使群机器人系统实现故障自恢复并更快更有效地完成任务。仿真实验结果表明该算法在群机器人自恢复系统中具有良好的效果。 展开更多

关键词 群机器人系统 故障自恢复 免疫启发算法

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美国科学家团队研发一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人

14

《中国医院建筑与装备》 2019年第4期20-20,共1页

英国《自然》杂志3月20日发表了一项工程学最新突破:美国科学家团队研发了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人,可实现移动、搬运物体及向光刺激移动。该研究为开发具有预先确定性行为的大规模群体机器人系统提供了全新途径,且比已诞生... 英国《自然》杂志3月20日发表了一项工程学最新突破:美国科学家团队研发了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人,可实现移动、搬运物体及向光刺激移动。该研究为开发具有预先确定性行为的大规模群体机器人系统提供了全新途径,且比已诞生的传统机器人和仿生系统具有更高的可扩展性。经过设计的模块化或群机器人系统,虽然可以模拟生物学行为,如自组装、修复和搬运,但大部分系统需要集中控制,或在设计上过于复杂而限制了系统的能力和可扩展性。鉴于此,美国哥伦比亚大学科学家霍徳.利普森及其同事设计的一款极简系统,可以减少这些限制。 展开更多

关键词 群机器人系统 美国科学家 生物细胞 模拟 迁移 集体 研发 哥伦比亚大学

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群机器人复杂搬运队形形成的人工社会职位法 被引量：1

15

作者 徐望宝 荣根熙 +1 位作者 祝超超 吴文波 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2016年第6期647-652,共6页

针对群机器人搬运队形的形成问题提出了一种自组织人工社会职位法.该方法中每个机器人R_i在每个采样时刻都按如下步骤工作.首先R_i运用文中给出的人工社会职位法确定自己的搬运点.然后R_i的人工力矩控制器驱动R_i向着自己的搬运点运动一... 针对群机器人搬运队形的形成问题提出了一种自组织人工社会职位法.该方法中每个机器人R_i在每个采样时刻都按如下步骤工作.首先R_i运用文中给出的人工社会职位法确定自己的搬运点.然后R_i的人工力矩控制器驱动R_i向着自己的搬运点运动一步,其中由于文中改进了该控制器中吸引线段及吸引点的求解方法,从而降低了计算量而机器人仍能光滑安全地运动到自己的搬运点.下一个时刻重复上述步骤直到形成满足条件的搬运队形.该方法不仅原理简单计算量少且无论搬运队形多复杂,系统总能快速地形成满足条件的搬运队形.仿真结果表明文中所提方法是可行且有效的. 展开更多

关键词 群机器人系统 自组织 搬运队形 人工社会职位法 人工力矩方法

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