随着机器人技术日益精进,亟需发展能与人类队友及其他机器人交互协作的智能系统。本研究旨在探索多智能体(含人类与机器人)协同框架,聚焦智能体间交互层级与队友信息推断机制。首先在协同导航范畴内研究单人-单机器人协作,该场景需直接人机交互与队友状态推断。考虑人机需穿越环境抵达共同目标的情境,提出两种触觉引导系统:通过力反馈向人类提供避障与路径建议,各具计算效率与路径最优性优势。解析与实验证明该方法能同步保障避障与目标引导功能。

首项工作解决双智能体协作后,后续研究转向多智能体协作——该场景下人机交互有限且队友信息层级各异。针对异构多智能体团队(各机器人具不同感知/资源能力),提出控制策略以实现复杂动态任务分配,使团队能适应任务变化与成员变动。分布式架构支持大规模应用,分析表明策略可在动态环境中收敛至最优解,仿真与硬件实验验证其性能媲美基准算法。

核心贡献

第三章3.2节提出地面机器人协同遥操作触觉引导算法,仅提供必要反馈。融合避障功能(障碍物排斥力)与路径引导功能(建议路径吸引力),建议路径由非完整约束快速扩展随机树(RRT*)算法生成。突破传统触觉遥操作范式,首次提供避障安全性解析证明(用户遵循力反馈时可规避碰撞)。

第三章3.3节将RRT采样树融入控制李雅普诺夫函数(CLF)框架,生成运动学可行路径的触觉建议。为保障安全,引入控制屏障函数(CBF)提供防撞指引而无需重采样RRT树。解析证明当用户遵循力反馈时,CLF驱动力可引导机器人从环境任意点抵达共同目标。

第四章实现多机器人团队持久自适应覆盖控制,服务于动态异构任务需求(可泛化至各类资源补给算法)。通过解析证明区位成本最小化与需求输入-状态稳定性。为确保持久性,提出分布式补给算法——兼容异构团队并利用需求与资源水平预测,显著降低服务中断率。

第五章构建多机器人响应离散异构事件框架:通过任务执行建立个体信誉度,据此生成加权维诺分区。采用核密度估计(KDE)动态更新事件密度函数以适应需求变化,证明维诺生成器收敛于加权区位成本临界点。针对时限任务,提出蚁群系统(ACS)启发的任务排序算法,证明其高概率收敛至最优解(该解在最小化机器人能耗同时,优先保障紧急时限任务)。

全文结构

第二章阐述符号体系与数学基础;第三章详述两种人机协同导航方法;第四章提出多资源分配覆盖控制策略;第五章以智能体信誉度为核心构建时限/非时限任务服务机制;第六章总结并展望。附录A收录符号索引。

图1·2:本论文研究协同自主性的三种实现形态。第四章与第五章探讨多智能体协同团队(上图),第三章解析人机协同导航(下图)。

成为VIP会员查看完整内容
13

相关内容

人工智能在军事中可用于多项任务,例如目标识别、大数据处理、作战系统、网络安全、后勤运输、战争医疗、威胁和安全监测以及战斗模拟和训练。
《基于图计算的多机器人协同研究》最新139页
专知会员服务
30+阅读 · 5月28日
《人工智能辅助决策面临的三大挑战》最新33页
《人工通用智能系统的挑战》2023最新125页报告
专知会员服务
90+阅读 · 2023年6月18日
【2022新书】深度学习归一化技术,117页pdf
专知
28+阅读 · 2022年11月25日
「知识增强预训练语言模型」最新研究综述
专知
18+阅读 · 2022年11月18日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
171+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
473+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
78+阅读 · 2023年3月26日
Arxiv
172+阅读 · 2023年3月24日
Arxiv
24+阅读 · 2023年3月17日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2012年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员