基于行为的多机器人系统协调理论及实现研究

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1、兰兰苎兰查釜兰主三童苎：垦耋摘要，一f基于行为的机器人自提出之日起，在许多应用场合获得了极大的成功，现在已经成为几乎国际上所有的机器人系统所采纳的模式，因此，对这种系统的研究具有非常重要的意义。但是迄今为止，国际上关于基于行为的机器人系统的分析研究方法都还处于一种探索阶段，并没有～个公认的理想的理论研究工具。本文也是对于这种系统的一个探索性理论和实现研究√本文首先简单介绍了基于行为的多机器人系统的有关协调理论，具体包括对策论方法及其不同应用形式、马尔可夫决策过程MDP及其改进形式如部分可观察马尔可夫决策过程POMDP和AugmentedMarkovModelAMM、自动机理论

2、和DEDS理论等，总结分析了这些理论的优缺点及其各自在机器人系统应用中的特点。f然后介绍了我们建立的基于Agent的分布协作式多机器人装配系统——DAMAS(DistributedAgent．basedMulti—robotAssemblySystem)，为了便于多机器人之间进行信息交互，首先提出了一种新型的基于Agent的机器人控制器模型，在此基础上提出了一种基于办调的多机器人系统装配重构算法，即系统的重构是通过机器人之间的协调交互实现的，具体采用了改进的合同网协议方法。同时介绍了重构算法的具体实现方法，采用了先进的分布式对象技术。本文采用DEDS系统的重要建模工具Petr

3、i网对DAMAS进行了模型分析研究，提⋯了一种解决Petri网模型复杂性的有效方法，即基于Agent的Petri网模型，建立了DAMAS中各个机器人及整个系统的Petri网模型，对这些模型及相互之间的交互模型进行了重要的活性和有界性分析，对多机器人系统的装配重构算法的可行性进行了验证分析。基于行为的多机器人系统的协调具体来说是通过机器人之间的交互行为实现的，因此，研究机器人或智能体系统在行为层次上的交互动力学是非常重要的。本文最后综述了多智能体系统防调的交互动力学理论，具体包括最基本的交互模型——再励学习、马尔可夫决策过程模型及其改进方式、对策论及各种扩展方式、分布式DES，

4、所有这些交互动力学理论对于基于行为的多机器人系统涛调具有极其重要的指导意义，也是多机器人系统研究的最基本的核心内容之一。本文最后指出了基于行为的分布式多机器人系统的两个重要研究方向，一是混合系统的研究及应用，另一个是广泛借鉴经济系统、生物系统中研究的协调机制而应用到多机器人系统的协调合作3-关键词：协调理论，交互动力学，重构算法，DAMAS，Petri网模型ABSTRACTBehavior—basedroboticshasachievedgreatSUCCESSevensinceitsbirthandiSadoptedbyalmosteveryrobotincurrentwo

5、rld．Therefore．itiSimportanttoconductdeepextensivestudyonit．Butuntilnow,studyonbehavior—basedroboticsiSstillinitsprimitiveandexplorativephrase．thereisnocommonly—acceptedidealtheoreticalanalysistoolforitsstudy．ThisreportiSalSOanexplorativetheoreticalstudytogetherwithimplementation．Thisreportf

6、irstintroducessomecoordinationtheoryofmultiplebehavior．basedroboticswhichparticularlyincludesGameTheoryanditsvariousextensions．MarkovDecisionProcessanditsextensionssuchasPartiallyObservableMDPandAugmentedMarkovModelAMM．AutomatatheoryandDEDStheoryetc．Prosandconsofthesevarioustheoriesareanaly

7、zedtogetherwitheachtheory’Sapplicationcharacteristicsinbehavior．basedrobotics．Thenourbuiltmultiplecooperativeroboticsassemblysystem，i．e．，DistributedAgent—basedMulti．robotAssemblySystemDAMASisintroduced．Inordertofacilitateinformationcommunicationbetweenea