协同任务规划仿真实验系统的设计与实现

基于AnyLogic软件设计并实现了多智能体协同任务规划仿真实验系统,构建了模块化、可组合的“智能体-环境-任务”三要素模型。完成了系统的总体架构设计及各模块的开发,并设计了可视化界面,有利于学生理解多智能体协同任务规划的过程。该实验系统为学生开展探究性学习、自主实验和创新实践提供了先进手段和开放平台,也可用于对多种场景的任务规划算法进行仿真验证。

基于快速扩展随机树的机器人路径规划仿真实验平台研究

在建立并实现一种基于快速扩展随机树的机器人路径规划算法的仿真实验平台的基础上,通过该仿真实验平台所做的大量仿真实验表明:基于快速扩展随机树的路径规划算法具有强烈搜索未知空间的倾向,在各种障碍物环境下搜索出可达路径。该仿真实验平台运行稳定,功能完善,可直观地演示路径规划算法的搜索过程。

基于共生仿真的UAV自适应路径规划决策支持平台研究

共生仿真系统是一种新的离散事件仿真范型,是系统仿真发展的新趋势之一。首先引入共生仿真思想,研究共生仿真系统体系结构及其各组成部分的功能;接着将共生仿真思想应用于动态环境下的无人机路径规划,分析并建立基于共生仿真的无人机自适应路径规划决策支持平台原型,为无人机的动态实时路径规划提供支撑;最后给出了一个原型实现。该研究既探索一条实现共生仿真的途径,也为研究动态环境下无人机自适应路径规划方法提供一种新的思路。

基于微软机器人控制仿真平台的路径规划仿真

微软机器人控制仿真平台(MRDS)不同于其他仿真平台的特点是多线程、分布式系统、模块化编程和实时的物理引擎,其中物理引擎的特点是具有很强的仿真环境搭建能力,方便在此仿真环境上验证各种智能算法。借助MRDS强大的仿真能力,研究基于A*算法的路径规划问题,针对在环境未知情况下,利用A*算法进行规划时容易落入陷阱的问题,提出了将陷阱点置为不可达点和进入陷阱时改变移动步长的策略加以解决。仿真结果表明,该方法简单且可操作性强,可以使机器人逃离陷阱,实现复杂环境下的路径规划。

四维空间中的无人机动态路径规划及仿真

在无人机任务/路径规划仿真平台中,采用模型预测控制算法解决无人机的动态路径规划问题。具体规划过程中,加入任务对飞行时间的约束条件,通过控制飞行器的航向和速度,使其有效规避地形障碍和雷达威胁,并在预定时间到达目标点或新任务中的新目标点,从而将三维路径规划拓展到四维空间中去。仿真结果表明此平台能完成四维空间中的动态路径规划,并且算法能够使无人机以较小的时间误差到达目标点,而且能够处理突发任务情况下的动态路径规划问题。

无人机协同路径规划三维实时可视化仿真平台

针对当前无人机路径规划研究在规划结果仿真验证和三维可视化方面的不足,研究和实现了一种无人机协同路径规划三维实时可视化仿真平台。对目标区域进行网格划分和面积计算;用虚拟相机对无人机载荷侦照波束建模,基于图形硬件实现侦照波束与三维地形的快速求交;利用多边形填充算法计算被侦照地形范围,记录和统计侦照信息并生成相应的色温图。通过仿真平台的实际运行,证明该仿真平台为传统协同路径规划提供了一种实用的三维可视化仿真验证手段。

基于A*算法的路径规划仿真平台的设计与实现

本文在讨论分析Floyd算法、Dijkstra算法、Bellman-Ford算法等算法原理的基础上,介绍了A*算法的设计实现,并构建基于A*算法的路径规划仿真平台。实验结果表明,该仿真平台可以实现不同地图规模下A*算法的仿真模拟,采用优先队列作为OPEN表结构可以有更好的算法效率。

欠驱动无人艇集群协同编队路径规划仿真

针对欠驱动无人艇集群协同编队路径规划问题,在零空间行为法的基础上引入虚拟结构法,解决了零空间行为法存在的编队稳定性不足的问题。通过将欠驱动无人艇集群编队任务分解成三个优先级不同的子任务,分别求解每个子任务的任务输出函数,最后将所有子任务的任务输出函数进行综合,得到综合的任务输出函数。在MATLAB环境与基于QT Creat环境的无人艇仿真控制平台进行了仿真验证,仿真结果证明,上述算法的有效性与可行性,欠驱动无人艇集群能够达到编队路径规划目的。

基于遗传算法的机器鱼路径规划

针对在线跟踪机器鱼运动等难题,提出基于对基于遗传算法的机器鱼路径规划方法。采用栅格法对机器鱼工作空间进行划分,然后通过复制、交叉、变异等遗传操作得到机器鱼在由栅格表示环境下的最短无碰路径。根据分段控制和模糊控制的思想分别设计出机器鱼前进的速度控制算法和方向控制算法,使机器鱼的实际推进路线尽量与通过遗传算法得到的理想最优路径一致。再通过计算机向机器鱼发出相应的控制指令。实验结果表明,该方法的是有效的。

基于Delaunay三角形网格的RoboCup路径规划算法研究

论述了足球机器人RoboCup小型组机器人的路径规划算法,应用Delaunay 三角形网格进行路径规划,在此基础上综合了RoboCup动作控制算法,提出了用关键点及其姿态简化对路径的优化思想,并直接对速度进行控制的方法。通过上海大学自行研制的RoboCup小型组仿真平台对该算法进行验证,仿真结果表明:采用该算法能使足球机器人简单有效地得到避障优化路径,并保持有利的姿态。

基于改进RRT*FN的移动机器人路径规划算法

针对复杂环境下移动机器人的全局最优路径规划,提出一种基于目标偏置扩展和贝塞尔(Bezier)插值方法的改进RRT*FN路径规划算法.改进算法在未找到初始路径时采用一定概率进行随机点的目标偏置选择,确定初始路径后使用启发式采样方法,使随机采样点围绕初始路径进行迭代选择,提高路径规划的导向性.当改进算法还未找到初始路径时,删除树中远离目标点并且没有子节点的节点;当改进算法找到初始路径时,删除树中远离最优路径且没有子节点的节点,保留高性能节点,提高算法收敛到最优路径的效率.利用贝塞尔(Bezier)插值方法平滑路径.在MATLAB仿真平台和ROS机器人仿真平台分别进行2D和3D的对比实验,结果验证了所提算法的有效性和优越性.

靶弹任务规划与虚拟训练技术研究

随着军事智能化发展速度的加快,传统的作战训练急需采用智能化技术进行任务规划以及虚拟作战仿真.本文基于便携式安卓设备,开发了高速靶弹供靶任务规划软件,采用JNI技术实现了弹道和射表快速解算,通过OSMDroid实现了供靶点、落点及发射方位等参数的图形化显示,基于VR-Forces构建了具有良好视觉沉浸感和交互性的靶弹虚拟仿真系统,用于任务规划结果的仿真与评估.使用结果表明:该系统可以方便高效地完成任务规划及仿真,提高了靶弹训练效率.

基于车位长度的平行泊车仿真平台设计

针对狭窄车位情况,提出库外泊车与库内调整结合的平行泊车路径规划方法。采用出库倒推方法分析避障约束条件,利用迭代搜索方法寻找尽可能小的一次倒车入库后车身倾斜角度,以减少库内调整次数。基于改进的模型预测控制算法对平行泊车路径进行跟踪控制,采用粒子群算法优化预测时域和控制时域,避免人为寻找时域参数的局限性,提高路径跟踪控制的准确性和实时性。针对实车开展实验成本高的问题,将仿真软件Matlab和Carsim结合开发自动泊车仿真平台,开展路径规划和跟踪控制仿真研究。仿真平台可以为自动化、车辆工程等相关专业学生提供实践教学服务。

面向航天器微低重力仿真的大型超平支撑平台精密装配技术研究

大型超平支撑平台作为航天器微低重力仿真的大型精密试验设备,具备大尺寸、高承载刚度、全自动精密调节等特点。通过对大型超平支撑平台装配要求及难点分析,构建装配系统组成,制定装配工艺流程,设计调节机构及调节工艺流程,并针对虚拟轮廓构建、精密测量、装配路径规划、调控策略等数字化自动装配关键技术进行研究,最终实现大型超平支撑平台的快速、精密测量与调节,高效率、高质量地完成200块平台的精确装配。

排爆作业机器人嵌入式半物理仿真系统

针对排爆机器人的作业需求,开发了一套由嵌入式系统及3D仿真平台组成的半物理仿真系统,对排爆机器人的典型操作任务——危险物探测、爆炸物处理等任务进行仿真实验.采用单片机开发排爆机器人的嵌入式控制系统,运行实际的轨迹规划与控制算法,并按真实的时序产生控制指令;采用VC和OSG软件开发3D实时仿真平台,该平台由动力学模型、系统3D几何模型、双目相机模型、传感器模型等组成,在一台PC机上运行;将嵌入式控制系统与3D仿真平台集成,进行典型工况的闭环控制仿真.仿真结果表明了该系统的有效性.

基于Java 3D的自重构机器人的仿真与控制

针对同构阵列式模块化自重构机器人的特点,结合Aagent技术,对自重构模块的组成进行了分析,并提出一种能够准确描述该类机器人的拓扑结构、运动、位置及模块间连接关系的特征向量矩阵;对自重构模块的翻转、平移运动和元模块的构成及运动形式进行了描述,搭建了分布式多智能体的控制结构;结合模块的空间矢量进行路径规划,利用Java3D技术建立了可视化的模块化自重构机器人仿真环境,在此平台上对模块的运动进行了仿真,给出了一个4×2×2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了该控制算法和仿真平台的有效性。

仿真环境下的泊位指派与箱位分配协调优化

基于企业车间配送作业效率问题,对车间位置布局分配进行研究,提出了在仿真环境下基于遗传算法的自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)泊位指派与物料箱箱位分配协调优化模型。首先,通过分析物料运输作业过程中AGV泊位指派与物料箱箱位分配对配送作业效率的影响,建立以AGV行驶路径最短、物料箱的数量最少,以及单位班次生产线总产量最大为优化目标的数学模型;其次,基于Plant Simulation仿真平台搭建生产线仿真模型,结合遗传算法对车间位置分配策略进行优化调整,得到AGV泊位与物料箱箱位分配的最优方案;最后,以某制造企业的备料中心为研究对象,通过实例验证了仿真环境下基于遗传算法的AGV泊位指派与物料箱箱位分配协调优化的有效性。为提高备料中心配送作业效率提供了可参考的模型和算法,对提高备料中心作业经济效益具有积极的作用。

面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制

以无人机集群协同侦察多个区域内潜在的恐怖分子为背景,提出了一种基于贪婪算法的求解思路,设计了任务分配-路径规划-跟踪控制的算法流程,解决了面向协同区域反恐侦察的无人机集群规划与控制问题。首先,设计任务分配算法,为无人机分配任务区域,解决多无人机多目标的任务分配问题;然后,每一架无人机进行路径规划,生成从当前点到任务区域以及在任务区域侦察的组合路径;再使用追踪虚拟目标点的方法,使无人机沿着规划航线飞行。任务分配-路径规划-跟踪控制在线滚动执行,使无人机集群协同执行反恐侦察任务。对上述算法进行了数值仿真,并基于开源仿真平台搭建复合翼无人机协同仿真环境,进一步验证了算法流程。

基于模糊控制的足球机器人运动控制算法

提出了一种基于行为的机器人运动模糊控制算法,对机器人运动到定点进行控制,设计了线速度模糊控制器和方向角模糊控制器,将模糊控制本身所具有的鲁棒性与基于生理学上的“感知-动作”行为结合起来,为移动机器人在未知环境中运动控制提出了一种新思路.