课程大纲

多机器人系统简介

  • 多机器人协调与控制架构概述。
  • 在工业、研究与自主系统中的应用。
  • 集中式与分布式系统的比较。

群体智能基础

  • 集体智能与自组织原理。
  • 生物启发:蚂蚁、蜜蜂与鸟群。
  • 群体系统中的涌现行为与鲁棒性。

通信与协调

  • 机器人间通信模型与协议。
  • 共识算法与分布式协议。
  • 任务分配与资源共享策略。

控制与编队策略

  • 领导者-跟随者、基于行为与虚拟结构控制。
  • 集群、覆盖与追逃算法。
  • 噪声通信条件下的编队维护。

群体优化算法

  • 粒子群优化(PSO)与蚁群优化(ACO)。
  • 路径规划与动态任务分配中的应用。
  • 结合学习与群体启发式的混合方法。

模拟与实现

  • 使用ROS 2和Gazebo构建多机器人模拟。
  • 使用Python或C++实现群体行为。
  • 调试与分析涌现动态。

群体机器人高级主题

  • 可扩展性、容错性与通信弹性。
  • 机器学习与自适应协调的集成。
  • 人机群体交互与监督控制。

动手项目:群体协调系统的设计与模拟

  • 定义多机器人任务的目标与约束。
  • 实现群体协调算法。
  • 评估性能指标与鲁棒性。

总结与下一步

要求

  • 扎实的机器人基础知识。
  • 具备Python编程与ROS使用经验。
  • 熟悉运动规划与控制算法。

受众

  • 专注于分布式与协作系统的机器人研究人员。
  • 设计大规模多代理机器人解决方案的系统架构师。
  • 从事自主协调与群体算法开发的高级开发者。
 28 小时

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