基于运动描述语言的机器人网络控制

作     者：曲晓春 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔玉洁

授予年度：2013年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：轮式移动机器人 运动描述语言 位姿镇定 混杂系统 

摘      要：机器人的网络控制策略目前有两类典型控制策略：直接控制策略和协作式控制策略。这两类控制策略都存在着明显的不足：直接控制策略对网络带宽需求很大,造成网络资源的浪费；协作式控制策略对机器人系统的自主能力依赖性太高,并且降低了系统的灵活性,另外,协作式控制策略无法论证控制策略的最优性和合理性。针对上述问题,本文介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法。运动描述语言具有描述机器人系统与环境动态交互的能力。运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用,而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性。MDL还能够把机器人的控制问题提高到符号层次。它能够实现系统中计算、通信等资源的合理划分。它的基本思想是在不同的时间段内为机器人系统指定不同的控制模式。本文通过研究网络延时的特点,在分析互联网数据传输特征的基础上建立适应互联网工作环境的MDL模型。利用该方法实现了具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定,仿真结果验证了该方法的可行性。在随机具有延时的网络环境下将基于运动描述语言的控制方法和传统的直接控制方法进行了比较,结果表明在随机时延情况下MDL控制方法保证系统稳定性的能力。基于MDL的机器人网络控制系统的研究不仅促进了MDL理论的发展,也为基于网络的机器人控制系统的研究提供了一种新颖的方法。