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基于鱼群涌现行为启发的集群机器人硬注意力强化模型 被引量：1
1
作者 刘磊 葛振业 +2 位作者 林杰 陶宇 孙俊杰 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第9期2737-2744,共8页
生物集群运动模型能使集群机器人涌现秩序,但是所形成的机器人自然集群秩序难以有效地被人工控制,为此提出鱼群硬注意力模型来解析实验鱼群数据中的交互行为。该模型通过编码器网络、图注意力网络、信息聚合网络、预解码网络以及最终解... 生物集群运动模型能使集群机器人涌现秩序,但是所形成的机器人自然集群秩序难以有效地被人工控制,为此提出鱼群硬注意力模型来解析实验鱼群数据中的交互行为。该模型通过编码器网络、图注意力网络、信息聚合网络、预解码网络以及最终解码网络等结构来获取焦点单体的重要邻居;再利用深度确定性策略梯度技术设计轨道强化网络与安全强化网络,以实现集群的人工控制。多智能体仿真与集群机器人实验结果表明:所提方法能够实现集群的人工轨道、安全控制,重要邻居信息为解决集群运动的强化学习难题提供了新思路,所提控制模型在无人机群空中协作、智慧农机集群作业、物流仓储多体搬运等领域具有较大的应用潜力。 展开更多
关键词 自然秩序人工控制 集群硬注意力机制 多智能体运动强化学习 集群机器人任务控制
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基于柯西迁移烟花算法的仓储群机器人任务分配
2
作者 薛颂东 梁金琳 《计算机与数字工程》 2024年第8期2510-2517,共8页
为提升智能仓储调度中群机器人任务分配的效率,提出一种柯西迁移烟花算法。综合考虑群机器人完成任务的行走距离、耗费时间、任务分配均衡性,构造适应度函数。以机器人电量作为约束条件,将群机器人动态任务分配建模为适应度函数优化的... 为提升智能仓储调度中群机器人任务分配的效率,提出一种柯西迁移烟花算法。综合考虑群机器人完成任务的行走距离、耗费时间、任务分配均衡性,构造适应度函数。以机器人电量作为约束条件,将群机器人动态任务分配建模为适应度函数优化的烟花模型,并引入柯西迁移变异火花和基于适应度函数的选择策略。最后,与常用的其他算法进行对比仿真实验。结果表明,柯西迁移烟花算法改善了易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,用于群机器人任务分配的效率较其他算法更有优势。 展开更多
关键词 智能仓储 群机器人 任务分配 烟花算法
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无冲突协调自动联控集群机器人方法与仿真
3
作者 旺扎拉 戴景民 《计算机仿真》 2024年第4期451-455,共5页
集群机器人需要高效的通信和协同工作,但是受障碍物、其它机器人的位置和运动状态等因素影响,增加了无冲突协调自动联控的难度。为此,提出集群机器人的无冲突协调自动联控方法。采用马尔可夫决策描述机器人选取任务过程,利用博弈论,计... 集群机器人需要高效的通信和协同工作,但是受障碍物、其它机器人的位置和运动状态等因素影响,增加了无冲突协调自动联控的难度。为此,提出集群机器人的无冲突协调自动联控方法。采用马尔可夫决策描述机器人选取任务过程,利用博弈论,计算目标与机器人之间存在的距离与机器人移动耗时,建立机器人效用函数实现任务的分配;通过虚拟弹簧连接机器人,建立集群机器人网络,采用领导者-跟随者编队法对集群机器人编队;设计机器人在工作空间中的避障控制策略,实现集群机器人的无冲突协调联控。实验结果表明,所提方法的控制效率高、总路程短、不存在冲突和碰撞现象,验证了所提方法具有良好的联控性能。 展开更多
关键词 集群机器人 效用函数 博弈论 无冲突协调联控
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群机器人系统对抗环境设计
4
作者 许寅 许跃彩 吴第旻 《舰船电子工程》 2024年第12期18-20,共3页
群机器人系统是一项研究如何用大量个体机器人组成系统来完成超出单个机器人能力的任务的研究领域。与传统的协作环境相比,群机器人对抗环境要更复杂且难以训练。然而,对抗环境的研究至关重要,其可应用于足球或无人机对抗等诸多领域。... 群机器人系统是一项研究如何用大量个体机器人组成系统来完成超出单个机器人能力的任务的研究领域。与传统的协作环境相比,群机器人对抗环境要更复杂且难以训练。然而,对抗环境的研究至关重要,其可应用于足球或无人机对抗等诸多领域。论文将近端策略优化算法与自博弈和课程学习等策略相结合,成功地训练出了对抗环境中的群机器人系统。 展开更多
关键词 群机器人对抗环境 自博弈 课程学习
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复杂环境下群机器人自组织协同多目标围捕 被引量：16
5
作者 张红强 吴亮红 +3 位作者 周游 章兢 周少武 刘朝华 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1054-1062,共9页
针对动态多目标围捕,提出了一种复杂环境下协同自组织多目标围捕方法.首先设计了多目标在复杂环境下的运动模型,然后通过对生物群体围捕行为的研究,构建了多目标简化虚拟受力模型.基于此受力模型和提出的动态多目标自组织任务分配算法,... 针对动态多目标围捕,提出了一种复杂环境下协同自组织多目标围捕方法.首先设计了多目标在复杂环境下的运动模型,然后通过对生物群体围捕行为的研究,构建了多目标简化虚拟受力模型.基于此受力模型和提出的动态多目标自组织任务分配算法,提出了群机器人协同自组织动态多目标围捕算法,这两个算法只需多目标和个体两最近邻位置信息以及个体面向多目标中心方向的两最近邻任务信息,计算简单高效,易于实现.接着获得了系统稳定时参数的设置范围.由仿真可知,所提的方法具有较好的灵活性、可扩展性和鲁棒性.最后给出了所提方法相较于其它方法的优势. 展开更多
关键词 移动机器人 群机器人 未知环境 动态障碍物 避障 多目标简化虚拟受力模型
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未知动态环境下非完整移动群机器人围捕 被引量：10
6
作者 张红强 章兢 +2 位作者 周少武 曾照福 吴亮红 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1151-1165,共15页
针对未知动态障碍物环境下非完整移动群机器人围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的自组织方法.首先给出了个体机器人的运动方程,然后给出了未知动态环境下目标和动态障碍物的运动模型.通过对复杂环境下围捕行为的分解,抽象出简化虚... 针对未知动态障碍物环境下非完整移动群机器人围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的自组织方法.首先给出了个体机器人的运动方程,然后给出了未知动态环境下目标和动态障碍物的运动模型.通过对复杂环境下围捕行为的分解,抽象出简化虚拟受力模型,基于此受力模型,设计了个体运动控制方法,接着证明了系统的稳定性并给出了参数设置范围.不同情况下的仿真结果表明,本文给出的围捕方法可以使群机器人在未知动态障碍物环境下保持较好的围捕队形,并具有良好的避障性能和灵活性.最后分析了本文与基于松散偏好规则的围捕方法相比的优势. 展开更多
关键词 移动机器人 群机器人 未知环境 动态障碍物 避障 简化虚拟受力模型
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复杂环境移动群机器人最优路径规划方法 被引量：35
7
作者 徐雪松 杨胜杰 陈荣元 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期274-282,共9页
研究了一类复杂环境下移动群机器人的建模与控制策略。采用栅格法对机器人工作环境进行建模,基于个体的有限感知能力和局部的交互机制设计了响应概率函数,解决群机器人任务分配与信息共享难题。通过施加螺旋控制于早期信号搜索,并将该... 研究了一类复杂环境下移动群机器人的建模与控制策略。采用栅格法对机器人工作环境进行建模,基于个体的有限感知能力和局部的交互机制设计了响应概率函数,解决群机器人任务分配与信息共享难题。通过施加螺旋控制于早期信号搜索,并将该搜索信息作为启发因子改进动态差分进化算法,对群机器人进行路径优化。仿真结果表明,当响应概率函数中距离变量调节因子β=0.006时,任务分配控制算法达到最好效果。同时,移动群机器人路径规划的平均路径长度珔S,平均移动时间珔T以及平均收敛代数珚M,相比扩展PSO算法分别提高了16%、57%及230%。最后,将该算法应用于ASUIII型轮式移动群机器人物理实验,并设计了协同控制平台,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 群机器人 动态差分进化算法 路径规划
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基于简化虚拟受力模型的未知复杂环境下群机器人围捕 被引量：6
8
作者 张红强 章兢 +2 位作者 周少武 曾照福 吴亮红 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期665-674,共10页
针对未知非凸和凸以及动态障碍物环境下群机器人围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的循障和围捕方法.首先给出了目标和动态障碍物的运动模型.然后通过对复杂环境下围捕行为的分解,抽象出简化虚拟受力模型.基于此模型,设计了个体循障... 针对未知非凸和凸以及动态障碍物环境下群机器人围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的循障和围捕方法.首先给出了目标和动态障碍物的运动模型.然后通过对复杂环境下围捕行为的分解,抽象出简化虚拟受力模型.基于此模型,设计了个体循障和围捕方法,接着证明了系统的稳定性并给出了参数设置范围.仿真结果表明,本文围捕方法可以使群机器人在未知复杂环境下保持较好的围捕队形,并具有良好的避障性能和灵活性,同时分析了与基于松散偏好规则的围捕方法相比的优势. 展开更多
关键词 移动机器人 群机器人 非凸障碍物 简化虚拟受力模型 避碰 队形保持
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一种正交混沌蚁群算法在群机器人任务规划中的应用研究 被引量：8
9
作者 刘晓莹 蔡自兴 +1 位作者 余伶俐 高平安 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2010年第1期164-168,共5页
针对群机器人协作任务规划问题,提出一种正交混沌蚁群算法(OCACA)对其进行求解.该算法的思想是首先采用正交法对任务目标进行聚类,然后利用混沌技术对蚁群初始解进行优化,改进初始个体质量,并用混沌扰动策略避免搜索进入局部最优,最终... 针对群机器人协作任务规划问题,提出一种正交混沌蚁群算法(OCACA)对其进行求解.该算法的思想是首先采用正交法对任务目标进行聚类,然后利用混沌技术对蚁群初始解进行优化,改进初始个体质量,并用混沌扰动策略避免搜索进入局部最优,最终获得了总代价最优解.该算法将正交混沌蚁群算法首次应用于群机器人的任务规划中,成功解决了中大规模任务规划问题.仿真实验结果表明:正交混沌蚁群算法能提高多机器人执行任务的效率,同时也是解决多旅行商问题的另种新思路. 展开更多
关键词 蚁群算法 群机器人 任务规划 正交聚类 混沌
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未知动态复杂环境下群机器人协同多层围捕 被引量：5
10
作者 张红强 章兢 +2 位作者 周少武 欧阳普仁 吴亮红 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期140-153,共14页
针对未知动态复杂环境下非完整移动群机器人多层围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的多层协同自组织围捕方法。首先设计了未知杂乱环境下目标的运动模型,然后通过对杂乱环境下围捕行为的研究,构建了简化虚拟受力模型。基于此受力模型... 针对未知动态复杂环境下非完整移动群机器人多层围捕,提出了一种基于简化虚拟受力模型的多层协同自组织围捕方法。首先设计了未知杂乱环境下目标的运动模型,然后通过对杂乱环境下围捕行为的研究,构建了简化虚拟受力模型。基于此受力模型,提出了个体循障和多层协同围捕运动控制方法,该方法只需目标和两最近邻位置信息,计算简单,易于实现。最后证明了系统的稳定性,并获得了参数设置范围。不同情况下的仿真验证及对比结果表明,所提的多层协同围捕方法可使群机器人在未知复杂环境下保持较好的多层协同围捕队形,并具有良好的避障性、高扩展性和灵活性。 展开更多
关键词 非完整移动机器人 群机器人 简化虚拟受力模型 队形保持 多层围捕
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基于对策论的群机器人追捕-逃跑问题研究 被引量：17
11
作者 周浦城 洪炳镕 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1056-1059,共4页
将群机器人追捕-逃跑问题看成具有两个局中人的离散动态对策问题,考虑了距离影响、走步影响、有效包围3个因素,构造出威胁评估函数,通过计算各种可能的策略下追捕者对逃跑者的威胁值得到追捕者的支付矩阵,求解该矩阵即可得到每次走步时... 将群机器人追捕-逃跑问题看成具有两个局中人的离散动态对策问题,考虑了距离影响、走步影响、有效包围3个因素,构造出威胁评估函数,通过计算各种可能的策略下追捕者对逃跑者的威胁值得到追捕者的支付矩阵,求解该矩阵即可得到每次走步时对抗双方的最优走步策略.以此作为双方策略选择的数学模型,并在此基础上提出了实时策略选择算法.仿真试验结果验证了该模型和算法的可行性. 展开更多
关键词 对策论 群机器人 追捕-逃跑问题 威胁评估 策略模型 RTSS算法
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基于虚拟力的群机器人围捕算法 被引量：6
12
作者 熊举峰 谭冠政 皮剑 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第25期48-51,共4页
启迪于物理学中的范例,探讨了基于虚拟力的群机器人围捕算法的原理和方法。制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、层数、层间距离、层中机器人个数、机器人密度等参数)。分析了围捕性能与机器人数量、虚拟力的关系;提出了目标对机器... 启迪于物理学中的范例,探讨了基于虚拟力的群机器人围捕算法的原理和方法。制定了详细的系统性能评价指标(稳定时间、层数、层间距离、层中机器人个数、机器人密度等参数)。分析了围捕性能与机器人数量、虚拟力的关系;提出了目标对机器人作用力的分层结构思想,实验显示不仅加快了围捕速度,而且提高了围捕分层的质量;提出了机器人绕目标转动的围捕方法,解决了势场法中常见的局部极点问题,并且大大提高了围捕的速度和质量。设计了一个简单的实体机器人实验证实了围捕算法的可行性,指出了今后的研究方向。 展开更多
关键词 群机器人 人工物理 围捕 虚拟力
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基于虚拟力的群机器人队形控制 被引量：7
13
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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微小型群机器人室外组合定位系统与方法 被引量：3
14
作者 王汐 周少武 +2 位作者 曾照福 陈微 周游 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第15期261-265,共5页
传统群机器人的室外定位主要依靠单一的GPS定位,精度较低,且在城市及野外复杂环境下容易受到障碍物的影响,导致其无法获得准确位置。利用差分GPS定位技术和RSSI无线定位技术组建了一种基于AVR单片机的控制平台,XBee为通讯网络的组合定... 传统群机器人的室外定位主要依靠单一的GPS定位,精度较低,且在城市及野外复杂环境下容易受到障碍物的影响,导致其无法获得准确位置。利用差分GPS定位技术和RSSI无线定位技术组建了一种基于AVR单片机的控制平台,XBee为通讯网络的组合定位系统,显著提高了定位精度,消除了定位盲点,在复杂环境下也能得到较为准确的位置,且具有低功耗,低成本,高稳定性的特点,并在实验和仿真中得到了验证。 展开更多
关键词 群机器人 全球定位系统(GPS)定位 XBEE 组合定位
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用群体智能原则控制群机器人搜索(英文) 被引量：8
15
作者 薛颂东 曾建潮 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第13期3449-3454,共6页
用群机器人搜索定位矿难幸存者,可为人工施救提供决策参考。群机器人系统的建模基于个体有限感知和局部交互等群体智能原则,将机器人抽象为封闭2维空间的运动粒子,机器人与控制器综合抽象为一阶惯性环节。给出了机器人的感知函数、邻域... 用群机器人搜索定位矿难幸存者,可为人工施救提供决策参考。群机器人系统的建模基于个体有限感知和局部交互等群体智能原则,将机器人抽象为封闭2维空间的运动粒子,机器人与控制器综合抽象为一阶惯性环节。给出了机器人的感知函数、邻域结构及初始化区域的定义,以此为基础进行虚拟多agent搜索。针对机器人的最大运动速度和质量惯性等约束,交替施加螺旋控制以发现信号线索;施加扩展微粒群控制进行目标搜索。通过改变通信距离和感知范围进行了仿真实验,结果表明了控制策略的有效性。 展开更多
关键词 群体智能 群机器人 扩展微粒群算法 目标搜索
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基于目标搜索任务的群机器人路径规划 被引量：7
16
作者 郭晋炜 曾建潮 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2842-2846,共5页
微粒群算法具有搜索效率高,收敛速度快的特点,可应用于基于目标搜索任务的群体系统。人工势场法可用于移动机器人的避障导航,提出一种在环境未知情况下基于机器人多传感器结构的人工势场法MSAPF,和一种具有群机器人系统特征的SRPSO算法... 微粒群算法具有搜索效率高,收敛速度快的特点,可应用于基于目标搜索任务的群体系统。人工势场法可用于移动机器人的避障导航,提出一种在环境未知情况下基于机器人多传感器结构的人工势场法MSAPF,和一种具有群机器人系统特征的SRPSO算法,将二者相结合,应用于群机器人系统的目标搜索任务,在搜索目标的同时实现避障导航路径规划,通过对多组不同数量机器人的仿真实验验证了此方法的有效性。 展开更多
关键词 路径规划 人工势场 微粒群 群机器人 SRPSO MSAPF
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群机器人系统的建模与仿真 被引量：5
17
作者 曾建潮 薛颂东 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1327-1330,共4页
围绕群机器人学的起源与发展,针对群机器人系统与其他多机器人系统的区分准则及系统级功能特征,讨论个体机器人的交互、通信、协调控制机制和自组织、模式形成等群机器人研究中的主要问题,洞悉群机器人的研究概貌和既有研究成果,明确其... 围绕群机器人学的起源与发展,针对群机器人系统与其他多机器人系统的区分准则及系统级功能特征,讨论个体机器人的交互、通信、协调控制机制和自组织、模式形成等群机器人研究中的主要问题,洞悉群机器人的研究概貌和既有研究成果,明确其研究方向。通过回顾概括群机器人系统的主要建模与仿真方法,以个体之间及个体与环境之间的局部交互机制为前提,使感知能力有限的个体机器人在协调控制算法作用下涌现群体智能完成规定的复杂任务,突出群机器人规模可伸缩的系统特征。 展开更多
关键词 群机器人 群体智能 有限感知 局部交互 协调控制 建模
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一种水下群机器人路径规划算法的形式化研究 被引量：3
18
作者 张杰 刘耕阳 关永 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期490-494,共5页
为了增强基于遗传算法的水下群机器人路径规划算法正确性的说服力,使用定理证明对其进行形式化研究,给出算法在定理证明器HOL4中的形式化模型。基于算法形式化的一般步骤,对算法的设计进行了详细的分析,指出算法设计的核心步骤和建模难... 为了增强基于遗传算法的水下群机器人路径规划算法正确性的说服力,使用定理证明对其进行形式化研究,给出算法在定理证明器HOL4中的形式化模型。基于算法形式化的一般步骤,对算法的设计进行了详细的分析,指出算法设计的核心步骤和建模难点。在此基础上建立了总体形式化建模框架,然后对其进行化简,得到种群初始化、选择、交叉三个核心模块。给出了模型中要用到的基本数据类型的形式化描述,并分别对三个模块进行形式化描述,最终得到算法的形式化模型。通过证明与模型相关的97条性质,说明了模型的合理性及有效性,在此模型的基础上,可以完成对算法的形式化验证,同时还能拓展HOL4的应用范围。 展开更多
关键词 遗传算法 群机器人 路径规划 定理证明 形式化建模 HOL4
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未知环境中群机器人队形移动 被引量：2
19
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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蜂群激发抑制与刺激响应相结合的群机器人区域覆盖算法 被引量：2
20
作者 曹勇 肖人彬 《复杂系统与复杂性科学》 EI CSCD 2019年第4期1-12,共12页
在区域覆盖问题中需要协调控制个体的行为以及群机器人的分布,结合激发抑制原理与刺激响应原理,提出一种蜂群激发抑制与刺激响应相结合的算法(AISRA)。AISRA通过激发抑制原理实现个体之间的紧密协作;通过个体与个体之间的交互,调整机器... 在区域覆盖问题中需要协调控制个体的行为以及群机器人的分布,结合激发抑制原理与刺激响应原理,提出一种蜂群激发抑制与刺激响应相结合的算法(AISRA)。AISRA通过激发抑制原理实现个体之间的紧密协作;通过个体与个体之间的交互,调整机器人在未知区域中的分布,充分发挥每个机器人的作用。仿真实验结果与讨论分析表明,AISRA能够实现个体之间的协作、调整机器人的位置分布,从而提升区域覆盖率、降低重复覆盖次数,提升群机器人的区域覆盖效率。 展开更多
关键词 激发抑制 刺激响应 群机器人 区域覆盖
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