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基于多智能体的智能机器人分布式控制系统
作者:管理员    发布于:2016-01-20 08:26:56    文字:【】【】【

  基金项目:国家计委211工程资助项目(2102⑴2⑴1)、江苏省自然科学基金资助项目(BK2002405)。

  智能机器人系统通常由若干个专门的既有分工又有合作、既有协调又有竞争的子系统组成。用传统的集中控制或分层控制方式1术1341的出现为设计复杂智能控制系统提供了新的思路,其中心思想是将大的复杂系统分解为小的、相对独立的子系统。依赖这些子系统彼此之间的竞争和协作来完成高智能化作业任务。Suehiro151提出了一种将传感器数据空间平滑地映射到机器人驱动空间的集成多种控制方案的机器人控制方法。Zhang161在双臂机器人协调装配和人/机器人协调操作中应用了多智能体技术以完成交互装配作业,设计了相应的开发工具并且提出了一个传感/执行系统的实现方案。

  本的多智能体分布式控制系统。整个系统由分布式黑板加以协调组织,而每个智能体的局部黑板存放局部知识和信息。系统分布式黑板结构如所示。

  由全局黑板负责监控和调度。黑板监控功能主要监控管理黑板数据的添加、修改等操作以及根据数据的变化激活相应的智能体。调度功能负责根据智能体竞争的优先级调度各智能体。本系统根据任务的需要确定优先级,优先级由高到低依次为:反射行为、饱和约束、运动学动力学约束、运动规划、运动控制。在系统运行中,根据事件发生的频率来对优先级进行调整。

  在如所示的体系结构中,智能体之间协调一致地完成整体作业任务,同时各智能体完成自己的局部任务。根据系统总体要求,作者规划出下列不同功能的智能体:人机接口智能体亦称用户界面智能体。

  通过该智能体,可以改变机器人工作环境或实现操作员直接控制机器人;同时,人机接口为设定机器人控制等多项优化参数提供了入口;还可可视化地显示机器人任务执行情况,以便操作员对机器人的执行情况进行监视。

  三维视觉感知智能体通过视觉系统将外部视觉信息转换为任务信息和环境信息。同时,该智能体通过对特征的检测来确定头部运动参数,使三维立体视觉系统内外部参数得到合理调节以摄取高质量的图像信息。

  系统实时规划智能体通过对系统中所有的局部解进行综合以形成终的满足系统要求的优解。该智能体通过取得左/右手运动规划智能体的解解通过驱动饱和约束和双臂运动学动力学约束来调节以得到双臂7个关节的关节角、关节速度和关节加速度的全局优解。

  数据廉4雄板系统中整个多智能体控制系统blis该智能体不罪s以生成目标的位姿数据,还let操作目标模型智能体该智能体主要完成如何选取适当的图像和模型特征正确描述目标以及如何有效地跟踪特征以达到跟踪目标的目的。这BA1提供从WnowaLM丨到实时操作系统等1定的装配任务(如r所示以确定机器人末端执行器的位姿。同时,该智能体还需要完成机器人本体位置、工作环境中的障碍等目标的运动参数的确定。

  驱动饱和约束智能体该智能体171根据关节电机的机械特性和电机在实际工作中的状态的反馈信号(如电流和转速)来确定电机的驱动能力,然后采用一定的自适应规则来实时调节机器人的关节运动速度。该智能体输出为关节运动速度调节系数系列。

  左/右手运动规划智能体该智能体根据已知目标位姿信息或用户下达的任务,并结合环境信息(工作空间的障碍,另一机械臂各关节信息等),依据动态运动规划算法18,进行机器人各关节的位置、速度和加速度规划;系统执行失败后,该智能体重新进行规划。智能体规划结果保存到局部黑板中,供系统实时规划智能体进行综合决策规划。

  头部运动控制智能体根据三维视觉感知智能体确定的头部调节参数进行头部运动控制。该智能体需要和感知智能体多次交互才能使视觉系统调整到一个合理的内外部参数。

  左/右手运动控制智能体将黑板中存放的全局规划结果转换成控制命令,并传送给关节伺服控制器来完成机器人运动控制,或完成用户提出的控制操作。同时,通过位置编码器将关节角实际值传送到黑板。

  双臂运动学动力学约束智能体当机器人双臂所夹持的轴孔零件发生接触或进入装配阶段,该智能体被激活。这时,机器人左/右手运动规划智能体联合该智能体进行整体运动规划。陈建平191和Zheng110对双臂机器人装配零件的动力学基础进行了深入研究。

  反射行为智能体该智能体负责处理避障、突发事件和危险情况下机器人的一些行为。当条件满足后,该智能体被“激活”,并作出快速的决策,并将决策结果直接通知左右手运动控制智能体。

  3软件实现对象之间的互操作性是分布式对象技术应用系统的核心要求,业界普遍接受且具有代表性的分布式对象标准有2种,即对象管理组(OMG)的CORBA(公用对象请求代理体系结构)和Microsoft公司的DCOM(分布组件对象模型)。但是,COR-构环境下一系列的产品。据此,本文选择C0RBA技术作为机器人控制系统的软件支撑平台。

  述与对象实现的分离。

  在运动控制智能体中,一个运动控制接口定义如下:朱焱良。自主式智能系统。杭州:浙江大学出版社,2000.5-10.罗翔,沈洁,毛玉良,等。存在驱动饱和约束下的机器人时间优实时运动规划研究。机器人,2001,23文巨峰,颜景平,李春梅。冗余度机器人运动规划的动态方法。机械设计,2001,8:陈建平,朱明,吴文龙。双臂机器人协调动力学及其优化。南京航空航天大学学报,1996,28(1):38-44.

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