基于博弈理论群体机器人围捕行为研究及虚拟仿真

【摘要】随着机器人技术的不断发展,机器人的应用逐渐深入到各个领域,机器人所执行任务以及应用环境的复杂性也在不断增加。单个机器人在一些领域已无法满足人们的需求,因此对群体机器人系统的研究已经成为机器人技术研究的一个重要方向。群体机器人围捕行为问题是群体机器人系统研究的一个重要课题,在科研、军事、工业自动化等领域都具有十分重要的现实意义。本文针对群体机器人围捕行为问题,运用一种新的研究思想——博弈论思想,对群体机器人系统及其围捕行为进行了分析研究,并采用虚拟现实技术,以微软机器人虚拟仿真平台为工具,实现群体机器人在虚拟现实环境下的围捕仿真。运用博弈论思想,针对群体机器人系统中机器人所处环境的动态性和机器人之间协调合作问题,基于博弈理论,建立了群体机器人系统博弈论模型、协调协作模型及系统任务分配机制,对群机器人系统的协作性进行了分析研究,提出了群体机器人系统围捕行为问题的任务分配方法及分配算法。通过对群体机器人围捕过程中的目标搜索问题分析研究,建立了基于概率密度函数的搜索地图,在引入搜索增益和搜索期望基础上,提出了多种目标搜索策略,进行了仿真验证分析。然后在博弈论框架下对群体机器人系统围捕中机器人的运动策略进行了研究,将围捕行为看作二人博弈行为,建立了零和博弈模型,分析研究了影响围捕行为中博弈双方走步策略的要素,在此基础上对群体机器人围捕策略进行优化,提出了基于博弈论的策略选择算法,并进行了仿真实验。采用虚拟现实技术,以MicrosoftRoboticsStudio(微软机器人工作室)三维虚拟仿真软件为仿真平台,建立群体机器人虚拟现实仿真环境模型,设计构建群体机器人围捕仿真系统,实现了群体机器人虚拟现实环境下的高保真、可视化围捕行为虚拟仿真。
【作者】魏征；
【导师】杨萍；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】群体机器人；博弈论；围捕；虚拟仿真；MicrosoftRoboticsStudio；

【参考文献】
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