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第一章 绪论 1

1.1多移动机器人系统简介 1

1.1.1多移动机器人系统的优点 2

1.1.2多移动机器人系统的应用领域 2

1.1.3多移动机器人系统的性能衡量指标 3

1.2多移动机器人研究的主要内容 5

1.2.1多移动机器人协作的体系结构 5

1.2.2多移动机器人的任务分配 6

1.2.3多移动机器人协作环境感知与定位 7

1.2.4多移动机器人团队的重构技术 8

1.2.5多移动机器人的机器学习 8

1.3多移动机器人系统研究趋势 9

1.3.1异质多移动机器人系统 10

1.3.2具有容错机制的多移动机器人系统 11

第二章 多机器人体系结构 12

2.1多机器人体系结构概述 13

2.2面向探测任务的单机器人体系结构 15

2.3协作多机器人体系结构 17

2.4协作多机器人系统实验平台 20

2.4.1机器人的驱动与控制系统 20

2.4.2传感和通信系统 21

2.5协作多机器人软件平台 22

2.5.1协作多机器人系统功能结构 22

2.5.2协作多机器人系统控制平台 24

2.6小结 25

第三章 多移动机器人通信 27

3.1多移动机器人通信机制的研究 28

3.1.1多移动机器人通信系统研究现状 28

3.1.2通信研究主要内容 31

3.2多移动机器人通信协议分析 40

3.2.1多移动机器人通信网络路由协议及其评价标准 40

3.2.2基于TCP传输的平面路由协议分析 40

3.2.3复杂环境下的通信协议分析 44

3.3基于通信的多移动机器人区域覆盖 48

3.3.1正多边形区域覆盖理论 49

3.3.2仿真实验 51

3.3.3网络抗毁性分析 52

3.4基于簇的按需路由通信机制研究 55

3.4.1通信网络数据包的截获 56

3.4.2机器人邻居链表的维护 57

3.4.3簇结构的建立与维护 58

3.4.4路由发现 58

3.4.5两跳拓扑数据结构 59

3.4.6链路重构 59

3.5多移动机器人通信系统设计与实验 61

3.5.1多移动机器人通信系统设计 61

3.5.2多移动机器人通信系统实验 67

3.6小结 72

第四章 多移动机器人协同机制 73

4.1多移动机器人任务规划 73

4.1.1多移动机器人系统中的任务分配 74

4.1.2基于异质交互式文化混合算法的机器人路由规划 77

4.1.3正交混沌蚁群算法在群机器人任务规划中的应用研究 85

4.1.4多移动机器人负载均衡任务规划算法 90

4.2协同路径规划及免疫进化算法 96

4.2.1基于免疫进化的单机器人全局路径规划 97

4.2.2基于免疫协同进化的多移动机器人全局路径规划 102

4.3运动协调机制 105

4.3.1无障碍环境中的停驻 106

4.3.2有障碍环境下多移动机器人避障与停驻 115

4.3.3机器人连续避障的实现 119

4.4小结 123

第五章 多移动机器人协作定位与建图 125

5.1地图创建和定位技术简介 126

5.1.1环境地图 126

5.1.2传感器 130

5.1.3环境建模与定位技术 132

5.2地图创建方法 137

5.2.1基于声纳的地图创建 137

5.2.2基于视觉传感器的地图创建 146

5.2.3动态环境下的基于激光的地图创建 153

5.3多移动机器人协作建图策略 163

5.3.1多移动机器人系统控制结构 164

5.3.2协作探测方案 165

5.3.3基于多移动机器人的地图创建的案例 172

5.4多移动机器人的合作定位和地图创建 175

5.4.1系统状态 175

5.4.2基于粒子群优化的fastSLAM算法 176

5.4.3基于FastSLAM的多移动机器人的协作定位 180

5.5小结 184

第六章 多移动机器人的目标协作跟踪 186

6.1目标跟踪技术 188

6.1.1目标检测技术的研究概况 188

6.1.2目标跟踪技术的研究概况 190

6.1.3目标协作跟踪的研究概况 194

6.2基于最大后验概率条件下的运动目标检测方法 197

6.2.1概率框架下目标检测的研究状况 197

6.2.2最大后验概率方法 199

6.2.3最大后验概率目标检测方法的实现 202

6.3基于模糊核直方图的跟踪方法 207

6.3.1模糊核直方图 207

6.3.2跟踪方法的实施 211

6.3.3实验结果及分析 212

6.4复杂环境中多移动机器人团队协作检测与跟踪技术 215

6.4.1复杂环境下多移动机器人团队协作方法 218

6.4.2多移动机器人团队协作检测与跟踪方法 222

第七章 多机器人应用实例 237

7.1多仿生鱼系统 237

7.1.1国内外研究进展 238

7.1.2仿生鱼模型 240

7.1.3多仿生鱼的系统模型 242

7.1.4多仿生机器鱼运动控制模型 246

7.2足球机器人—ROBOCUP 250

7.2.1 ROBOCUP概述 250

7.2.2小型ROBOCUP足球机器人系统体系结构 252

7.2.3小型ROBOCUP足球机器人系统任务分解与分配 255

7.2.4小型ROBOCUP足球机器人行为控制 260

7.2.5小型ROBOCUP足球机器人合作 263

7.3多机器人其他应用实例简介 266

7.3.1分布式微型机器人在军事上的应用 266

7.3.2多无人机系统 268

第八章 多机器人的研究与应用展望 274

8.1多机器人技术研究展望 275

8.2多机器人技术应用展望 276

8.3小结 277

参考文献 278