專利名稱：多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種多智能體控制領(lǐng)域的裝置，具體說是通過傳感器、無線通信等技術(shù)，利用智能體的自主決策能力完成智能體搜尋目標(biāo)障礙物的協(xié)調(diào)控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，エ業(yè)系統(tǒng)正向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開放的方向轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)的エ業(yè)系統(tǒng)和多機(jī)器人技術(shù)在許多關(guān)鍵問題上遇到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。分布式人工智能(DAI，DistributedArtificial Intelligence)與多智能體系統(tǒng)(MAS, Multi-Agent System)理論為解決這些挑戰(zhàn)提供了一種最佳途徑。
多智能體系統(tǒng)是多個(gè)智能體組成的集合，它的目標(biāo)是將大而復(fù)雜的系統(tǒng)建設(shè)成小的、彼此互相通信和協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。在多智能體系統(tǒng)中，每個(gè)智能體具有獨(dú)立性和自主性，能夠解決給定的問題，自主地推理和規(guī)劃并選擇適當(dāng)?shù)牟呗?，以特定的方式影響環(huán)境。由于智能體的這些特性，使其能夠模仿許多群集動(dòng)物完成某種行為，給許多領(lǐng)域的研究帶來了幫助。分布式多智能體控制使每個(gè)智能體具有一定的決策權(quán)，能夠通過無線通信技術(shù)完成信息的交互，通過全局定位傳感器獲取自己的位置信息，從而進(jìn)行協(xié)調(diào)控制共同完成某項(xiàng)任務(wù)。因此，有效地多智能體協(xié)調(diào)控制策略十分重要。中國專利公開號(hào)CN101944201A，
公開日2011年01月12日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為ー種基于多智能體的煉鋼車間天車調(diào)度仿真方法，該申請(qǐng)案公開了ー種基于多智能體的煉鋼車間天車調(diào)度仿真方法，其エ藝步驟包括根據(jù)煉鋼車間天車調(diào)度的特點(diǎn)，利用多智能體的思想，構(gòu)建基于多智能體的煉鋼車間天車調(diào)度仿真模型，并設(shè)計(jì)了各智能體結(jié)構(gòu)，在其運(yùn)行中，將全局目標(biāo)引入模型，采用基于時(shí)間倒推和模型沿流程演化相結(jié)合的方法，確定局部目標(biāo)，進(jìn)而由模型演化規(guī)則與局部目標(biāo)來確定目標(biāo)エ位。該發(fā)明充分全面的考慮了時(shí)間、空間以及資源上的各種約束條件，所建立的模型，可同時(shí)消除天車之間的空間沖突和時(shí)間沖突，能及時(shí)有效地滿足各設(shè)備上任務(wù)對(duì)天車的需求并縮短物料平均通過時(shí)間，且由于全局目標(biāo)的引入，使天車調(diào)度策略及運(yùn)行結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際更相符。其不足之處是該發(fā)明體現(xiàn)了集中式多智能體協(xié)調(diào)控制思想，沒有涉及到多智能體的分布式控制，無法充分的發(fā)揮單個(gè)智能體的智能性，當(dāng)單個(gè)智能體遇到問題時(shí)需要全局控制，每個(gè)智能體中沒有單獨(dú)控制其行為決策的處理器，從而降低了智能體執(zhí)行任務(wù)時(shí)的快速性與靈活性。中國專利公開號(hào)CN102044148A，
公開日2011年05月04日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為基于多智能體的交通控制方法及其集成系統(tǒng)。該申請(qǐng)案公開了ー種基于多智能體的交通控制方法，其步驟是中心級(jí)從智能交通子系統(tǒng)中采集交通信息數(shù)據(jù)并將其傳輸給數(shù)據(jù)庫；交通數(shù)據(jù)分析和挖掘模塊對(duì)交通信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘處理，然后判斷交通流狀態(tài)并將該狀態(tài)傳輸?shù)蕉嗫刂葡到y(tǒng)協(xié)同模塊；存儲(chǔ)有不同交通流狀態(tài)下的控制手段和方案的多控制系統(tǒng)協(xié)同模塊根據(jù)上述交通流狀態(tài)匹配對(duì)應(yīng)的控制手段和方案形成協(xié)同控制指令，并將協(xié)同控制指令下發(fā)給分層遞階實(shí)施模塊；分層遞階實(shí)施模塊將所述協(xié)同控制指令分配到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的交通控制器；交通控制器根據(jù)接收到的所述協(xié)同控制指令控制現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備工作。其不足之處是此發(fā)明運(yùn)用多智能體集中式控制思想，以中心級(jí)為核心，通過各個(gè)智能體執(zhí)行模塊最終完成了多智能體交通控制，但是在完成控制過程中完全是從上到下的信息傳遞，沒有信息的反饋，每個(gè)智能體子模塊無法獨(dú)立的采集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣當(dāng)某一智能體模塊環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，無法將信息向上反饋并做出及時(shí)的處理，降低了控制系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服復(fù)雜環(huán)境下人類搜捕目標(biāo)的不便，提出了ー種使用具有自主決策權(quán)的多智能體完成目標(biāo)搜捕的協(xié)調(diào)控制裝置。有效地減少了未知環(huán)境帶來的傷害，充分使用了智能體的自主判斷完成任務(wù)的能力。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 ー種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置，包括ー組不少于4個(gè)智能體自主決策模塊、全局定位傳感器模塊、無線通信模塊，所述的智能體自主決策模塊中有ー個(gè)leader級(jí)別，其余均為follower級(jí)別,所述的智能體自主決策模塊包括ー個(gè)智能體,它是一臺(tái)帶有顏色標(biāo)記的機(jī)器人小車，車上內(nèi)嵌ー塊ARM核心板作為智能體自主決策行為的控制器，控制器中寫入搜捕目標(biāo)規(guī)劃路徑的算法，機(jī)器人小車帶有無線通信功能；全局定位傳感器模塊對(duì)智能體及搜捕目標(biāo)進(jìn)行定位，智能體之間通過無線通信模塊進(jìn)行通信，各個(gè)智能體通過智能體自主決策模塊來規(guī)劃搜捕目標(biāo)的路徑完成任務(wù)；所述的全局定位傳感器模塊包括一個(gè)高像素的CCD攝像頭用于采集智能體及所在環(huán)境的圖像信息，ー個(gè)核心控制器PC機(jī)來完成圖像處理，并將處理結(jié)果通過無線通信模塊發(fā)送給智能體；所述的無線通信模塊包括規(guī)定PC控制器與智能體之間的通信協(xié)議、智能體之間的通信協(xié)議，避免傳輸過程中帶來的誤差。所述的智能體自主決策模塊中，Leader級(jí)別智能體控制器中使用了模糊控制算法搜捕目標(biāo)，其他follower級(jí)別智能體的核心控制器中使用狼群圍追獵物的控制算法來規(guī)劃搜摘路徑。ー種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置及方法，包括以下步驟
第一歩通過全局定位CXD攝像頭采集每個(gè)智能體小車及其周圍環(huán)境的圖像信息，通過圖像處理將智能體小車及搜捕目標(biāo)的位置信息通過無線發(fā)送給智能體小車本身；
第二步=Leader級(jí)別智能體獲取的坐標(biāo)信息通過控制器中的決策算法首先完成對(duì)目標(biāo)的搜捕；
第三步Follower級(jí)別智能體通過Leader級(jí)別智能體傳來的搜捕目標(biāo)的信息首先通過無線通信完成自組網(wǎng)，然后通過控制器中的決策算法來規(guī)劃圍追的路徑，最終完成搜捕目標(biāo)的任務(wù)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是每個(gè)智能體上都有ー塊ARM核心處理器，在處理器中寫入了單個(gè)智能體避障，多個(gè)智能體協(xié)作，組網(wǎng)等控制方法控制智能體的行為，這樣當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化，比如遇到障礙物，目標(biāo)方向，位置發(fā)生變化時(shí)，每個(gè)智能體都可以通過處理器的運(yùn)算自主決定運(yùn)動(dòng)策略與組網(wǎng)策略完成對(duì)目標(biāo)的有效搜捕等行為，不需要人為的去時(shí)時(shí)控制，充分體現(xiàn)了智能體的自主性與智能性，充分發(fā)揮了單個(gè)智能體自主決策的能力，有效地完成了多智能體目標(biāo)搜捕協(xié)調(diào)控制。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施例系統(tǒng)組成的示意 圖2是全局定位傳感器模塊的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的ー種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置及方法作進(jìn)一步描述本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方法和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)例。如圖I所示，本實(shí)例涉及的多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置，包括 全局定位傳感器模塊I，無線通信模塊2，智能體自主決策模塊31eader級(jí)別，智能體自主決策模塊follower級(jí)別4,5,6。其中全局定位傳感器模塊I通過(XD攝像頭采集圖像信息，由于 每個(gè)智能體都帶有顏色標(biāo)記，CCD攝像頭采集到圖像信息之后通過顏色識(shí)別處理之后，將每個(gè)標(biāo)記不同的智能體位置坐標(biāo)及目標(biāo)的位置坐標(biāo)識(shí)別出來，通過模塊2傳輸給智能體自主決策模塊3中的Leader)級(jí)別智能體,leader級(jí)別智能體將目標(biāo)位置信息傳遞給follower級(jí)別智能體，各個(gè)智能體將獲取到的自身坐標(biāo)信息與目標(biāo)信息輸入到核心處理器進(jìn)行避障，協(xié)作等決策計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算之后與其它智能體模塊4，5，6組成無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路徑規(guī)劃完成搜捕目標(biāo)的任務(wù)。如圖2所示，介紹了全局定位傳感器模塊的工作流程圖，首先在流程I中通過全局CCD攝像頭采集周圍環(huán)境的信息，將信息保存成bmp格式的圖片，流程2對(duì)圖片進(jìn)行掃描，在掃描程序中加入了顔色識(shí)別算法，流程3判斷是否有滿足的點(diǎn)，如果滿足條件，將不同標(biāo)記的智能體及目標(biāo)的坐標(biāo)在流程4中發(fā)送給Leader級(jí)別智能體,在流程5中l(wèi)eader級(jí)別智能體將信息傳遞給follower級(jí)別智能體，這樣全局定位傳感器模塊完成了對(duì)多個(gè)智能體及目標(biāo)的定位。
權(quán)利要求
1.一種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于它包括一組不少于4個(gè)智能體自主決策模塊、全局定位傳感器模塊和無線通信模塊；所述的智能體自主決策模塊中有一個(gè)leader級(jí)別，其余均為follower級(jí)別，所述的智能體自主決策模塊包括一個(gè)智能體，它是一臺(tái)帶有顏色標(biāo)記的機(jī)器人小車，車上內(nèi)嵌一塊ARM核心板作為智能體自主決策行為的控制器，控制器中寫入搜捕目標(biāo)規(guī)劃路徑的算法，機(jī)器人小車帶有無線通信功能；全局定位傳感器模塊對(duì)智能體及搜捕目標(biāo)進(jìn)行定位，智能體之間通過無線通信模塊進(jìn)行通信，各個(gè)智能體通過智能體自主決策模塊來規(guī)劃搜捕目標(biāo)的路徑完成任務(wù)；所述的全局定位傳感器模塊包括一個(gè)高像素的CCD攝像頭用于采集智能體及所在環(huán)境的圖像信息，一個(gè)核心控制器PC機(jī)來完成圖像處理，并將處理結(jié)果通過無線通信模塊發(fā)送給智能體；所述的無線通信模塊包括規(guī)定PC控制器與智能體之間的通信協(xié)議、智能體之間的通 協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于所述的智能體自主決策模塊中，Leader級(jí)別智能體控制器中使用了模糊控制算法搜捕目標(biāo)，其他follower級(jí)別智能體的核心控制器中使用狼群圍追獵物的控制算法來規(guī)劃搜捕路徑。
3.一種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于它包括以下步驟 第一步通過全局定位CXD攝像頭采集每個(gè)智能體小車及其周圍環(huán)境的圖像信息，通過圖像處理將智能體小車及搜捕目標(biāo)的位置信息通過無線發(fā)送給智能體小車本身； 第二步=Leader級(jí)別智能體獲取的坐標(biāo)信息通過控制器中的決策算法首先完成對(duì)目標(biāo)的搜捕； 第三步Follower級(jí)別智能體通過Leader級(jí)別智能體傳來的搜捕目標(biāo)的信息首先通過無線通信完成自組網(wǎng)，然后通過控制器中的決策算法來規(guī)劃圍追的路徑，最終完成搜捕目標(biāo)的任務(wù)。
全文摘要
一種多智能體目標(biāo)搜捕自主決策協(xié)調(diào)控制裝置及方法，控制裝置包括一組智能體自主決策模塊、全局定位傳感器模塊、無線通信模塊。其控制方法通過全局定位CCD攝像頭采集每個(gè)智能體小車及其周圍環(huán)境的圖像信息，Leader級(jí)別智能體獲取的坐標(biāo)信息通過控制器中的決策算法首先完成對(duì)目標(biāo)的搜捕；Follower級(jí)別智能體通過Leader級(jí)別智能體傳來的搜捕目標(biāo)的信息，通過無線通信完成自組網(wǎng)，再通過決策算法來規(guī)劃圍追的路徑，最終完成搜捕目標(biāo)的任務(wù)。
文檔編號(hào)G05D1/02GK102736627SQ20121018222
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者關(guān)新平, 林正鵬, 王帥, 糜偉, 羅小元 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)