基于平行控制的異構(gòu)多Agent機(jī)器人系統(tǒng)控制方法

宋玲玲　楊銀剛

摘要：復(fù)雜系統(tǒng)控制過程往往需要人綜合控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)，以及人在回路綜合實(shí)現(xiàn)。構(gòu)建基于多agent機(jī)器人系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)策略，是多機(jī)器人系統(tǒng)研究和解決現(xiàn)實(shí)問題的熱點(diǎn)。本文基于多部件綜合作業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目，針對(duì)不同作業(yè)機(jī)器人，提出一種異構(gòu)多Agent機(jī)器人系統(tǒng)控制方法，此方法引入ACP理論的思想，將平行控制方法應(yīng)用于機(jī)器人綜合作業(yè)平臺(tái)，通過人工系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)的虛實(shí)互動(dòng)，使電腦的計(jì)算能力與人腦的靈活能力有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的合理管控，為多機(jī)器人協(xié)作完成實(shí)際復(fù)雜控制系統(tǒng)提供了一種保證系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上提高效率的可供借鑒的理論和實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：平行控制系統(tǒng)；異構(gòu)；多機(jī)器人系統(tǒng)；控制策略

中圖分類號(hào)：TP 311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.03.011

本文著錄格式：宋玲玲，楊銀剛，基于平行控制的異構(gòu)多Agent機(jī)器人系統(tǒng)控制方法[J]，軟件，2015，36（3）：52-58

0.引言

隨著科技的極大進(jìn)步，國(guó)際交流與競(jìng)爭(zhēng)日益增強(qiáng)?；诮?jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事航天業(yè)的需要，國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)器人技術(shù)的研究越來越重視。美國(guó)、日本、韓國(guó)曾在機(jī)器人研究方面制定專門的研究計(jì)劃。我國(guó)也在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技重大專項(xiàng)等規(guī)劃中對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究給予了極大重視。機(jī)器人技術(shù)是未來高技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有重要意義。

裝配和檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)是眾多機(jī)器人研究方向的一支，也是工業(yè)機(jī)器人，用于工件拆裝，包括物流、裝配、測(cè)量、視覺檢查、速度約束、碰撞檢測(cè)等多個(gè)方面。不僅可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人智能化、高精度、高速、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)將使其應(yīng)用于日常生活，甚至航天、軍事作業(yè)等領(lǐng)域。目前，工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、熱處理、搬運(yùn)、上下料、裝配、檢測(cè)等工業(yè)。在物流、碼垛、食品和藥品等領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人也正逐步代替人工從事繁重枯燥的包裝、碼垛、搬運(yùn)等作業(yè)。但往往僅限于單一的簡(jiǎn)單作業(yè)，而隨著工業(yè)產(chǎn)品復(fù)雜性、精密性的提高，對(duì)生產(chǎn)過程也提出了更高要求。高效與成本使得裝檢作業(yè)機(jī)器人這種一體化，復(fù)雜控制的需求越來越突出。

不同的作業(yè)環(huán)境和需要，使得某些裝檢作業(yè)任務(wù)過程復(fù)雜，步驟繁瑣，由單個(gè)機(jī)器人難以完成，必須借助多個(gè)各自具有一定智能的機(jī)器人協(xié)作實(shí)現(xiàn)，其中運(yùn)用多Agent相互協(xié)調(diào)配合的思路構(gòu)建系統(tǒng)是一種業(yè)界長(zhǎng)期研究的熱點(diǎn)。這種復(fù)雜任務(wù)作業(yè)機(jī)器人是由多個(gè)異構(gòu)Agent組成的機(jī)器人系統(tǒng)，此系統(tǒng)要完成一整套的裝配和檢測(cè)作業(yè)任務(wù)，必然會(huì)遇到多Agent間的任務(wù)分配，相互協(xié)作機(jī)制的問題。在實(shí)際應(yīng)用背景中，系統(tǒng)與其他具有較大靈活性與自由度的機(jī)器人（比如足球機(jī)器人）不同，該機(jī)器人系統(tǒng)需要完成超精密的（配合精度在10um級(jí)）作業(yè)需求，按照嚴(yán)格的操作規(guī)程完成特定的作業(yè)任務(wù)。需要極高的準(zhǔn)確性、安全性，同時(shí)要保障一定的高效性。另外，這一復(fù)雜系統(tǒng)涉及到系統(tǒng)控制、計(jì)算機(jī)、仿真、人工智能等學(xué)科知識(shí)，難以用單一的控制軟件來全面刻畫與實(shí)現(xiàn)。目前的多Agent系統(tǒng)大都是控制系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)分離，本文在多Agent系統(tǒng)中引入平行控制的思想，將實(shí)際作業(yè)系統(tǒng)與人工系統(tǒng)融合，通過實(shí)際與人工之間的虛實(shí)互動(dòng)，以平行執(zhí)行的方式對(duì)裝檢系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效地控制和管理。