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沖床機械手的感知系統


沖床機械手的感知系統

沖床機械手感知是智能機械手行動的基礎,包括“感覺”(傳感)和“知道與理解”信息融合與利用)。在移動機械手中最主要的感知問題是定位和環境建模問題雖然已有里程計推算、基于視覺的路標識別、基于地圖匹配的全局定位、陀螺導航、GPS等多種定位方法,但在未知非結構環境中,目前有GPS才能實現可實用的全局定位。但GPS同時受到精度、安全等因素的限制。如何借助機械手之間的配合提高定位和環境建模能力,是研究多移動機械手系統智能的重要內容。

近年來,提出了多種環境地圖建立與定位的同步處理方法,其中環境建模與定位過程是相互伴隨的,兩者在彼此迭代的過程中逐步清晰化,但往往要求苛刻的環境條件。此外,在不少協作任務中只需要合作者間的相對位置信息,如編隊及局部避碰等,因此基于傳感器的局部定位也受到關注,機械手之間通過超聲、紅外、激光或視覺等傳感器相互探測,然后通過統計、濾波等算法進行信息融合,由此得到系統中各機械手的相對位置。

沖床機械手系統在協作完成復雜任務時,涉及到各機械手任務、規劃、控制間的協調,多智能體理論的研究已為這些協調行為提供了思想與策略,但如何把這些抽象的思想與策略結合到具體系統中加以實現,同時又能體現普適性,涉及到用什么工具正確描述各層次的系統行為。目前在任務協調層最典型的描述工具是離散事件動態系統理論中的有限狀態機(FSA)方法,但如何對不同層次的行為借鑒混合系統理論和方法進行統一描述,還是在研究的熱門課題。此外,在同一環境中運行的多個移動機械手,經常會產生資源利用時的沖突。

沖床機械手如果沒有適當的協調策略,系統將不能正常工作。對于可預見的沖突,可通過規劃加以避免。但系統動態運行時的情況常常不能事先準確預測,僅依靠規劃的方法解決沖突將十分有限。對于動態沖突的消解主要包括磋商法、慣例法和熟人模型法。在動態環境中的死鎖檢測與消解,仍是十分具有挑戰性的難題。


 

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