群机器人协作围捕多个入侵者的人工力矩方法

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1、遠寧新波＾馨ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＬｉａｏｎｉｎｙｇｙｇ损±等值巧交—ＴＨＥ＇ＳＤＥＧＲＥＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＬ／＼：Ｊ＇＇ｏｖ；ｖ；群机器人协作围捕多个入侵者的人工力矩方法作者姓名：韩庆芝指导教师’：徐望宝副教授专业领域；控制工程答辩日期；２０１６年６月４日．公开分类号TP24密级UDC单位代码10146学号142085210202硕士学位论文群机器人协作围捕多个入侵者的人工力矩方法研究生姓名：韩庆

2、芝指导教师：徐望宝副教授工作单位：辽宁科技大学指导教师：王海高工工作单位：鞍山市海汇自动化有限公司论文提交日期：2016年6月1日答辩日期：2016年6月4日学位授予日期：授予单位：辽宁科技大学论文评阅人：教授工作单位：论文评阅人：教授工作单位：答辩委员会主席：薛定宇教授工作单位：东北大学"TheFormantCriteriaofDegreePaperatUSTL"ArtificialMomentMethodofSwarm-RobotCooperativeHuntingMulti-IntrudersbyHanQing-zh

3、i(MajoringinControlEngineering)Supervisor:Prof.XuWang-baoJune4,2016独创性齊明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得圧宁科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一，与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名；曰期；王〇／＾年《月Ｉ曰关于论文

4、使用巧权的说明：本人完全了解迂宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权：保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅学校可Ｗ公布论文的全部或部、分内容，可采用影印缩印或其他复制手段保存论文。本学位论文属于：保密□在年解密后适用本授权书。＂＂不保密口Ｖ）（请在Ｗ上方框内打论文作者签名：韩矣玄曰期；ａ〇／ｉ（年＾月Ｉ曰‘考冬‘指导教师签名：徐曰期：三口年＜月曰／＾（中文摘要中文摘要群机器人系统因具有功能上的多样性、执行任务时的并行性和较强的容错能力等单机器人无法比拟的优越性而广

5、受关注，并逐渐成为机器人学领域的研究热点。群机器人的协作围捕是群机器人系统中一个富有挑战性的问题，在工业、军事、航空航天、医学服务业等领域具有非常广阔的应用前景。该问题主要研究如何通过围捕者间的协作与协调，最终实现对入侵者的围捕并且使围捕效率尽可能高。本文主要针对群机器人协作围捕多个入侵者问题进行了研究并提出了一种基于人工力矩控制器的解决方法。通过MATLAB语言仿真验证了所提方法的正确性。本文的主要工作如下：首先设计了入侵者的人工力矩控制器，从而使得入侵者的运动方式不再是简单的随机运动而是智能躲避运动，以增加围捕算法的适

6、用范围。然后针对现有群机器人协作围捕方法存在的问题，提出了一种基于人工力矩运动控制器的解决方法。所提方法通过分析围捕的最佳位置设计了吸引线段和围捕点。在运用本文提出的夹逼策略和接力原则确定各围捕者的目标围捕点后，运用本文围捕者的人工力矩控制器驱动各围捕者向着各自的目标围捕点运动以形成围捕队形。随着围捕圈逐渐缩小，最终逼迫入侵者停止运动。文章最后对提出的群机器人协作围捕多个入侵者的人工力矩法进行了仿真验证。通过观察仿真结果和对仿真结果的分析，以及对系统中每个机器人的安全性的详细分析，验证了所提方法的可行性和有效性。关键词：群

7、机器人；协作围捕；夹逼策略；人工力矩方法iiABSTRACTABSTRACTMulti-robotsystemhasbeenpaidattentionwidelytobeasignificanttopic,assinglerobotcannotmatchadvantages,forexample,thefunctionaldiversity,toperformthetaskparallelismandstrongerfaulttolerantability.Cooperativehuntingisachallengingp

8、robleminswarmroboticssystems,inindustry,military,aerospace,medicalservicesandotherfields,whichwillbeveryprevalenttoapply.Itmainlystudieshowthehuntingrob