內容簡介
本書內容涉及多移動機器人的研究概述、體系結構、通信、協同機制、協作定位與建圖、目標協作跟蹤、多移動機器人系統實例及其套用和展望等。本專著著重介紹多移動機器人研究在體系結構、可重構通信、協同任務分配和路徑規劃、相關機器學習、環境認知、多目標跟蹤等方面的理論和方法上取得的一些進展，對於提高多移動機器人系統的協同工作的技術水平，促進相關技術的發展，具有重要的科學意義。
目錄
第一章 緒論……1
1.1 多移動機器人系統簡介……1
1.1.1 多移動機器人系統的優點……2
1.1.2 多移動機器人系統的套用領域……2
1.1.3 多移動機器人系統的性能衡量指標……3
1.2 多移動機器人研究的主要內容……5
1.2.1 多移動機器人協作的體系結構……5
1.2.2 多移動機器人的任務分配……6
1.2.3 多移動機器人協作環境感知與定位……7
1.2.4 多移動機器人團隊的重構技術……8
1.2.5 多移動機器人的機器學習……8
1.3 多移動機器人系統研究趨勢……9
1.3.1 異質多移動機器人系統……10
1.3.2 具有容錯機制的多移動機器人系統……11
第二章 多機器人體系結構……12
2.1 多機器人體系結構概述……13
2.2 面向探測任務的單機器人體系結構……15
2.3 協作多機器人體系結構……17
2.4 協作多機器人系統實驗平台……20
2.4.1 機器人的驅動與控制系統……20
2.4.2 感測和通信系統……21
2.5 協作多機器人軟體平台……22
2.5.1 協作多機器人系統功能結構……22
2.5.2 協作多機器人系統控制平台……24
2.6 小結……25
第三章 多移動機器人通信……27
3.1 多移動機器人通信機制的研究……28
3.1.1 多移動機器人通信系統研究現狀……28
3.1.2 通信研究主要內容……31
3.2 多移動機器人通信協定分析……40
3.2.1 多移動機器人通信網路路由協定及其評價標準……40
3.2.2 基於TCP傳輸的平面路由協定分析……40
3.2.3 複雜環境下的通信協定分析……44
3.3 基於通信的多移動機器人區域覆蓋……48
3.3.1 正多邊形區域覆蓋理論……49
3.3.2 仿真實驗……51
3.3.3 網路抗毀性分析……52
3.4 基於簇的按需路由通信機制研究……55
3.4.1 通信網路數據包的截獲……56
3.4.2 機器人鄰居鍊表的維護……57
3.4.3 簇結構的建立與維護……58
3.4.4 路由發現……58
3.4.5 兩跳拓撲數據結構……59
3.4.6 鏈路重構……59
3.5 多移動機器人通信系統設計與實驗……61
3.5.1 多移動機器人通信系統設計……61
3.5.2 多移動機器人通信系統實驗……67
3.6 小結……72
第四章 多移動機器人協同機制……73
4.1 多移動機器人任務規劃……73
4.1.1 多移動機器人系統中的任務分配……74
4.1.2 基於異質互動式文化混合算法的機器人路由規劃……77
4.1.3 正交混沌蟻群算法在群機器人任務規劃中的套用研究……85
4.1.4 多移動機器人負載均衡任務規划算法……90
4.2 協同路徑規劃及免疫進化算法……96
4.2.1 基於免疫進化的單機器人全局路徑規劃……97
4.2.2 基於免疫協同進化的多移動機器人全局路徑規劃……102
4.3 運動協調機制……105
4.3.1 無障礙環境中的停駐……106
4.3.2 有障礙環境下多移動機器人避障與停駐……115
4.3.3 機器人連續避障的實現……119
4.4 小結……123
第五章 多移動機器人協作定位與建圖……125
5.1 地圖創建和定位技術簡介……126
5.1.1 環境地圖……126
5.1.2 感測器……130
5.1.3 環境建模與定位技術……132
5.2 地圖創建方法……137
5.2.1 基於聲納的地圖創建……137
5.2.2 基於視覺感測器的地圖創建……146
5.2.3 動態環境下的基於雷射的地圖創建……153
5.3 多移動機器人協作建圖策略……163
5.3.1 多移動機器人系統控制結構……164
5.3.2 協作探測方案……165
5.3.3 基於多移動機器人的地圖創建的案例……172
5.4 多移動機器人的合作定位和地圖創建……175
5.4.1 系統狀態……175
5.4.2 基於粒子群最佳化的fastSLAM 算法……176
5.4.3 基於FastSLAM 的多移動機器人的協作定位……180
5.5 小結……184
第六章 多移動機器人的目標協作跟蹤……186
6.1 目標跟蹤技術……188
6.1.1 目標檢測技術的研究概況……188
6.1.2 目標跟蹤技術的研究概況……190
6.1.3 目標協作跟蹤的研究概況……194
6.2 基於最大後驗機率條件下的運動目標檢測方法……197
6.2.1 機率框架下目標檢測的研究狀況……197
6.2.2 最大後驗機率方法……199
6.2.3 最大後驗機率目標檢測方法的實現……202
6.3 基於模糊核直方圖的跟蹤方法……207
6.3.1 模糊核直方圖……207
6.3.2 跟蹤方法的實施……211
6.3.3 實驗結果及分析……212
6.4 複雜環境中多移動機器人團隊協作檢測與跟蹤技術……215
6.4.1 複雜環境下多移動機器人團隊協作方法……218
6.4.2 多移動機器人團隊協作檢測與跟蹤方法……222
第七章 多機器人套用實例……237
7.1 多仿生魚系統……237
7.1.1 國內外研究進展……238
7.1.2 仿生魚模型……240
7.1.3 多仿生魚的系統模型……242
7.1.4 多仿生機器魚運動控制模型……246
7.2 足球機器人———ROBOCUP ……250
7.2.1 ROBOCUP概述……250
7.2.2 小型ROBOCUP足球機器人系統體系結構……252
7.2.3 小型ROBOCUP足球機器人系統任務分解與分配……255
7.2.4 小型ROBOCUP足球機器人行為控制……260
7.2.5 小型ROBOCUP足球機器人合作……263
7.3 多機器人其他套用實例簡介……266
7.3.1 分散式微型機器人在軍事上的套用……266
7.3.2 多無人機系統……268
第八章 多機器人的研究與套用展望……274
8.1 多機器人技術研究展望……275
8.2 多機器人技術套用展望……276
8.3 小結……277
參考文獻……278
