分形网络协同制造中进度监控的方法及实现

在分形网络协同制造系统中,协作目标包含了工作流自相似的多级子目标,但缺乏有效的基于Web的方法来监控所有级别子任务的执行进度。为解决这一问题,提出了表述多级协作目标进度和协作方制造资源变化等信息的综合自相似算法。基于该算法,提出依靠每一个子任务的Web曲线来获取进度信息的自相似方法。阐述了综合多个同级子目标进度的方法,以获得总的进度情况。因此,各级分形协同制造系统的盟主可以对相关子任务的进度进行监控。实践表明,该方法可以简练地反映出多级协作目标的动态进度和合作企业生产资源的变化状况。     

球形机器人双闭环PID控制设计与仿真

针对球形机器人运动模型复杂,平衡控制实现困难等问题,设计了以自平衡双轮小车为运动核心的球形机器人,分析了系统运动特征。根据自平衡小车执行机构特点设计了一种改进型双闭环PID控制算法,解决了球形机器人的平衡及运动速度控制问题,并在MATLAB中对算法进行了仿真分析,得出偏转角以及转速关系曲线。系统实验与仿真结果表明,改进型PID控制算法对球形机器人的运动控制效果良好,可以实现控制要求。     

分布式多机器人装配系统任务合作规划算法研究

综述了多机器人系统任务规划的研究,介绍了基于Ａｇｅｎｔ的分布协作式多机器人装配系统,给出了分布式多机器人系统任务协商规划算法,采用了改进的合同协议方法。针对多机器人任务规划算法的软件实现,采用了先进的分布式对象技术,介绍了算法的具体实现方法。     

序贯博弈的多机器人协调避障

针对复杂环境下多机器人避障冲突问题,提出一种基于序贯博弈机制的多机器人协调避障算法,该算法以速度大小作为序贯博弈的优先级排序标准,将多机器人碰撞冲突解决问题转化为求解系列子博弈的均衡解,由子均衡解组合成系统的最优策略,算法为个体机器人设计了多目标优化性能函数,在提高系统性能的同时,实现了个体利益的尽可能最大,仿真验证了该算法的有效性.     

两轮自平衡机器人双闭环PID控制

两轮自平衡机器人是一个非完整的欠驱动系统,由两个独立且共轴的电机通过驱动车轮来控制机器人的平衡和行走。两轮自平衡机器人是一个倒立摆系统,极不稳定,需要施加有效的控制手段才能使其平衡。文章用牛顿力学构造了系统的非线性数学模型,并简化为线性模型,通过双闭环PID算法控制机器人的平衡。实验结果表明,此方法可以使机器人有较好的稳定性。     

多工位多机器人装配过程的分布式点焊任务分配方法

整车焊装过程中多工位多机器人的任务分配与工艺规划是影响装配效率的关键问题。该问题涉及到多工位多机器人的层级化任务分配、单机器人点焊次序规划以及多机器人协同等子问题，是一个高度耦合且具有复杂工程约束的优化问题。传统任务分配方法往往以分步优化方式进行求解，在多工位多机器人系统中难以获得有效任务规划结果。为了解决该问题，考虑了机器人可达性、碰撞检测、工位内焊接周期等多重约束，构建了面向层级化任务分配与焊接次序协同规划的多工位-多机器人任务分配(MS-MRTA)问题的综合优化模型，提出改进的自组织神经网络及循环优化策略，获得了MS-MRTA问题的优化求解方案。通过整车侧围案例对所提出方法进行应用验证，结果表明，所提出算法将多工位焊装周期平均下降14.49%,工位内多机器人运行时间一致性提升54.22%。     

基于多智能体的视觉反馈冗余度机器人实时运动规划

视觉反馈冗余度机器人的实时运动规划是非常复杂的。本文将基于黑板的多智能体技术用于实时运动规划，把复杂的任务分解为若干相对独立的子任务(智能体)，各智能体之间完全动态的相互协作和竞争。文中还针对视觉反馈冗余度机器人系统探讨了智能体类型和黑板的组织结构。     

基于轮球自平衡机构的机器人设计

通过轮球自平衡原理设计了机器人机构,应用多传感器完成该机器人自平衡姿态控制器设计,其中通过姿态传感器实时检测机器人姿态,并应用卡尔曼滤波对陀螺仪与加速度计数据进行优化。通过整定PID参数实现机器人与标准比赛足球组成系统的自平衡。通过无干扰自平衡实验和扰动下自平衡实验表明该设计的有效性。     

基于嵌入式视觉的移动式自重构微小型机器人

本文提出了一种新型移动式自重构机器人。机器人包含若干可独立执行任务的移动子机器人,单元子机器人由若干模块化组件(中央处理模块、通信模块、驱动模块、弯举模块、超声模块、视觉模块等)组成,并可通过展开结构进行简单变形以增强自身机动性能与越障能力。多个子机器人可以在微型CMOS相机及其它传感器协作下自主对接为整体机器人,并可自重构为蛇形、环形等构形完成越障;在任务完成后,各子机器人可以彼此脱离,形成分布式机器人系统。为实现机器人微小型化,在模块化设计过程中大量采用了紧凑机械结构,设计了基于微型CMOS数字相机的嵌入式图像处理模块用于视觉自重构,以及基于ARM、FPGA的嵌入式中央控制器进行低能耗高效率的全局控制。单元机器人通过了完整功能测试,并完成了两个模块间的对接实验。     

多机器人动态避碰及抬箱编队仿真研究

觅食、推箱以及编队是多机器人系统研究中的经典任务形式,提出的新的多机器人任务:抬箱任务是由觅食、推箱以及编队等任务拓展而来,适用领域非常广阔。设计了多机器人在动态环境中的各种反应行为,实现了多机器人之间的动态避碰;提出了围绕固定物体边缘形成抬箱队形的算法,该算法的设计具有可扩展性,详细考察了机器人之间发生碰撞的情形,并根据人类避碰的一般策略完全实现了机器人之间的动态避碰。仿真结果证实了算法的可行性。     

Self-organizing method for collaboration in multi-robot system on basis of balance principle

By analyzing the operation characteristics of two subtasks that have resource dependency on each other, this paper demonstrates the impact of progress relation between the two subtasks on the whole task’s progress, and then puts forward a self-organizing principle called balance principle that keeps the individual profit between robots equal. Furthermore, an algorithm is designed for adjusting subtask selection on the basis of this principle. Simulation shows the validity of the algorithm on self-organizing task allocation in a multi-robot system.     

Self-organizing method for collaboration in multi-robot system on basis of balance principle

By analyzing the operation characteristics of two subtasks that have resource dependency on each other, this paper demonstrates the impact of progress relation between the two subtasks on the whole task’s progress, and then puts forward a self-organizing principle called balance principle that keeps the individual profit between robots equal. Furthermore, an algorithm is designed for adjusting subtask selection on the basis of this principle. Simulation shows the validity of the algorithm on self-organizing task allocation in a multi-robot system. __________ Translated from Chinese Journal of Scientific Instrument, 2007, 28(2): 224–228 [译自: 仪器仪表学报]     

一种基于虚拟力的多机器人编队控制系统

针对多机器人协同控制问题,采用Zigbee无线通信系统,设计了基于局部信息存储的黑板通信方式,将领航-跟随算法与虚拟力法相结合,定义了基于距离与速度分量的虚拟力,通过引入随机发生函数、变排斥力反馈控制算法,解决了多机器人自组织协作中瘫痪死锁、决策冲突的问题,构建了三台两轮差速驱动的小型移动智能体物理实现平台。仿真结果及移动机器人实体实验证明了该方法的有效性和可行性。     

大型零部件的复杂工艺并行设计方法的研究

针对大型机械零部件的工艺要求,提出了一种基于任务驱动、面向大型零部件制造的复杂工艺并行设计方法.在分析了大型零部件制造工艺特点的基础上,采用面向对象和特征技术的哲理,按照其所涉及的工艺类型和工序复杂程度进行分类和任务划分,建立工序特征库.在实际应用时,先依据具体零件的工艺特点和所包含的工艺种类,利用工艺特征库构造面向任务管理的工艺特征模型,并以此进行任务划分和分派.就复杂的工艺方案而言,可按照工艺特征,将其分解成一系列单独的子任务.在工艺设计过程中,通过对这些子任务的管理和监控实现并行工艺设计.采用这种新的工艺设计模式,使这些含有不同类型工序(如机加工、焊接、冲压、清洗和数控等)的复杂工艺设计任务实现了统一管理,提高了工艺设计灵活性和效率.     

Realization of parking task based on affine system modeling

This paper presents a motion control system of an unmanned vehicle, where parallel parking task is realizedbased on a self-organizing affine system modeling and a quadratic programming based robust controller. Because of non-linearity of the vehicle system and complexity of the task to realize, control objective is not always realized with a single algorithm or control mode. This paper presents a hybrid model for parallel parking task in which seven modes for describing sub-tasks constitute an entire model.     

硬盘测试多机器人协同系统研究

针对当前硬盘测试工艺中自动化程度低、生产效率低、检测设备不易维护等问题,采用多智能体协同技术对硬盘测试工艺进行了自动化改造,分析了硬盘测试过程中多机器人协同原理,介绍了基于Profibus-DP的硬盘测试多机器人控制系统及控制软件,设计并实现了一种用于硬盘测试的Profibus-DP多机器人协同控制系统。研究结果表明,采用Profibus-DP多机器人协同技术极大地提高了硬盘测试的生产效率。     

基于深度学习算法的调度自动化云平台任务优化策略研究

分析了云平台任务调度的特点和目标,从任务调度算法入手,提出了基于改进粒子群算法的电力调度自动化系统的人工智能方法,开发了云计算操作的模型。基于该算法和物理模型的运行控制考虑了 QoS 要求和平台云居民的环境负载平衡,可以有效提高所提电力调度自动化系统的云平台任务调度的效率。以电力自动化云平台为分析对象,研究其架构,将修正的 PSO 算法与云资源调度模型的结构拓扑相结合,建立三级数据节点,给出了基于改进 PSO 的云平台调度模型,旨在提高云计算资源配置效率,改善云服务质量,解决电力调度自动化系统的任务调度问题。     

基于黑板模型的排球机器人动作规划

基于黑板模型设计了排球机器人动作规划框架,并将动作规划中的各个子任务定义为智能体。由黑板激活相应的智能体进行子任务求解,从而完成排球机器人的击球动作规划问题。此外,考虑到排球任务的特点,以机械臂的可操作度作为评价函数,选取最优的机械臂构形。最后,采用MatlabSimulink对平面3连杆机械臂的击球问题进行了仿真研究,得到满足可操作度指标下的最优击球动作。该仿真的实现过程体现了基于黑板模型及多智能体技术的思想。     

基于蚁群算法-粒子群算法的白车身侧围点焊机器人路径规划

针对白车身侧围点焊多机器人协调焊接任务,对焊接路径规划算法进行了研究。提出了一种适用于该任务的蚁群粒子群混合算法,以实现多机器人焊点分配均匀和单机器人焊接路径最优的焊接要求。通过分析白车身侧围焊点分布特点及多机器人协调焊接要求,建立白车身侧围点焊多机器人协调焊接任务数学模型。设计了基于蚁群粒子群混合算法的路径规划方案,在MATLAB中得到规划结果。利用机器人离线编程软件Robotstudio建立白车身侧围多机器人协调焊接工作站,对规划结果进行仿真实验。结果表明,该算法可实现焊点均匀分配,缩短焊接路径,有效提高焊接效率。