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基本信息

項目名稱:
多機器人偵察系統
小類:
機械與控制
簡介:
該作品可在無人環境下進行大范圍搜索活動,具有實用價值。 該作品技術水平較高。系統具備一定的分布式特征,因此具有較強的工作能力、較高的工作效率和穩健性。該系統結構完整,具備目標查找、障礙物躲避、個體間協調與通信等功能,且提供豐富的交互功能,方便用戶使用。 該系統具有較好的應用前景,可用于執行無人環境下的大面積搜索、大型場地測量乃至大型搬運等任務。
詳細介紹:
多機器人系統具備一定分布式系統特征,工作能力強、設備小型化、系統穩健性強、工作效率高。 該系統可以進行目標查找、障礙物躲避、個體間協調與通信等?。系統采用兩級控制決策方案,兼有集中式控制和分布式控制的優點,可以在兩種方式之間自由調節,以達到最優效果。 該系統可用于執行無人環境下的大面積搜索、大型場地測量任務,且具備執行大型搬運任務的潛力,應用前景廣闊。

作品圖片

  • 多機器人偵察系統
  • 多機器人偵察系統
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  • 多機器人偵察系統

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

多機器人偵查系統以群體協作的方式執行目標偵查搜索任務,可代替人類進行大范圍的搜索活動??梢栽谖kU或人類難以到達的區域進行勘探、搜救(如地震、核輻射區等),而且可以大大加快搜索速度,達到了節省資源、提高效率的目的。 本系統創新與關鍵技術在于多臺機器人個體共同執行搜索任務所使用的協調通信、遍歷、躲避以及路徑規劃等策略,它涉及到多個學科和領域,多機器人偵察系統具有很大的潛在能力和推廣前景。

科學性、先進性

相對于單機器人,多機器人系統在性能上有著更大的優勢,可以利用小型個體完成大型任務,增加個體的生存幾率,單一機器人個體的損壞不影響系統的整體運行,對于一些范圍大而目標小的搜索任務,大量機器人可以縮短搜索時間。 本文設計的多機器人偵查系統,可以進行目標查找、障礙物躲避、個體間協調、通信。該多機器人系統以同一類型的紅外光進行障礙檢測和目標搜索,同時進行個體之間的相互通信與定向。多項任務使用單一媒介且互不干擾,以及兩級控制決策方案是該系統的特色。此外,該系統還能夠通過豐富的回顯與聲音報警功能實時報告系統個體狀態,便于用戶使用。

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

中試階段。

技術轉讓方式

無。

作品可展示的形式

實物、產品、現場演示。

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

該系統搜索過程中,個體可自行完成遍歷和避障操作。當某個體檢測到目標,光源發射目標信號,其他個體一經檢測立即駛往目標地,到達后發射目標信號。當所有個體匯聚到目標地,偵查過程結束。 多機器人偵查系統采用兩級控制決策方案,兼有集中式控制和分布式控制的特點,且可以在兩種方式之間自由調節,根據具體環境上調或下放控制權力,以達到最優效果。 該系統可執行無人區域大面積搜索、大型場地測量、大型搬運等任務。

同類課題研究水平概述

機器人一詞的出現和世界上第一臺工業機器人的問世都是近幾十年的事。進入20世紀后,機器人的研究與開發得到了更多人的關心與支持,一些適用化的機器人相繼問世, 1959年第一臺工業機器人(可編程、圓坐標)在美國誕生,開創了機器人發展的新紀元。 進入80年代,隨著傳感技術,包括視覺傳感器、非視覺傳感器(力覺、觸覺、接近覺等)以及信息處理技術的發展,出現了第二代機器人—有感覺的機器人。它能夠獲得作業環境和作業對象的部分有關信息,進行一定的實時處理,引導機器人進行作業。第三代機器人是目前正在研究的“智能機器人”。它不僅具有比第二代機器人更加完善的環境感知能力,而且還具有邏輯思維、判斷和決策能力,可根據作業要求與環境信息自主地進行工作。 迄今為止,世界上對工業機器人的研究已經經歷了四十余年的歷程,日本、美國、法國、德國的機器人產業已日趨成熟和完善。工業機器人由操作機 (機械本體)、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成,是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量,提高生產效率改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。 多機器人研究始于20世紀70年代,機器人工作環境復雜度、任務的加重,對機器少的要求不再局限于單個機器人,多機器人的研究已經成為機器人學中的一個熱點。多機器人系統具有以下特點:適合完成復雜任務、分布在不同區域內同時作業或在不同分布時間內執行任務、多機器人具有對不同目標任務可協同工作、具有自感知與共享感知的能力、多機器人可提高系統的可靠性。 多機器人系統不是單個機器人數的增加,而是個體之間相互作用的增加。它包括協調和合作兩層含義。所謂“合作”是指一個總體任務在個體之間如何分配,即如何組織多個機器人去完成任務,合作是通過機器人之間的組織方式及系統的運行機制實現的。當合作關系確定以后,還有一個要求各機器人在“合作”過程中相互之間運動“協調”的問題。對于包含緊藕合子任務的復雜任務而言,協調問題尤為突出。
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