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冲床机械手的感知系统


冲床机械手的感知系统

冲床机械手感知是智能机械手行动的基础,包括“感觉”(传感)和“知道与理解”信息融合与利用)。在移动机械手中最主要的感知问题是定位和环境建模问题虽然已有里程计推算、基于视觉的路标识别、基于地图匹配的全局定位、陀螺导航、GPS等多种定位方法,但在未知非结构环境中,目前有GPS才能实现可实用的全局定位。但GPS同时受到精度、安全等因素的限制。如何借助机械手之间的配合提高定位和环境建模能力,是研究多移动机械手系统智能的重要内容。

近年来,提出了多种环境地图建立与定位的同步处理方法,其中环境建模与定位过程是相互伴随的,两者在彼此迭代的过程中逐步清晰化,但往往要求苛刻的环境条件。此外,在不少协作任务中只需要合作者间的相对位置信息,如编队及局部避碰等,因此基于传感器的局部定位也受到关注,机械手之间通过超声、红外、激光或视觉等传感器相互探测,然后通过统计、滤波等算法进行信息融合,由此得到系统中各机械手的相对位置。

冲床机械手系统在协作完成复杂任务时,涉及到各机械手任务、规划、控制间的协调,多智能体理论的研究已为这些协调行为提供了思想与策略,但如何把这些抽象的思想与策略结合到具体系统中加以实现,同时又能体现普适性,涉及到用什么工具正确描述各层次的系统行为。目前在任务协调层最典型的描述工具是离散事件动态系统理论中的有限状态机(FSA)方法,但如何对不同层次的行为借鉴混合系统理论和方法进行统一描述,还是在研究的热门课题。此外,在同一环境中运行的多个移动机械手,经常会产生资源利用时的冲突。

冲床机械手如果没有适当的协调策略,系统将不能正常工作。对于可预见的冲突,可通过规划加以避免。但系统动态运行时的情况常常不能事先准确预测,仅依靠规划的方法解决冲突将十分有限。对于动态冲突的消解主要包括磋商法、惯例法和熟人模型法。在动态环境中的死锁检测与消解,仍是十分具有挑战性的难题。


 

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