基于智能体的仿人机器人分层控制系统.pdf

高技术通讯 年 月 第 卷 第 期 2007 6 17 6 基于智能体的仿人机器人分层控制系统! 陈 健! 雷旭升 苏剑波 （上海交通大学自动化系 上海 200240 ） 摘 要 提出了基于智能体的仿人机器人分层控制思想，构建了由主控层、通信层和执行 层三部分构成的仿人机器人分层控制系统。机器人执行层分为多个独立的智能体，每个 智能体具有控制器、必要的传感器和关节驱动器，机器人的伺服控制由这些智能体实现。 这样整个系统能够充分发挥智能体的反应性、自治性、预动性和社会性等特性，不仅可以 直接处理原始传感器数据，而且可以单独或通过多个智能体之间的协调直接对机器人的 一些异常情况进行处理，如机器人遇到障碍物、机器人连杆臂碰撞等，可以提高仿人机器 人的稳定性和实时性。实验结果表明，相比传统的分布式控制系统，采用基于智能体的分 层控制系统可以提高机器人的稳定性和实时性。 关键词 仿人机器人，分层控制系统，智能体，实时性 别是在机器人多个部件遇到异常情况的时候，组织 0 引 言 层负荷将大大增加，机器人系统的可靠性和实时性 仿人机器人具有类人的外表，它可融入常规人 就会大大地降低。 ［］ 1 为了提高机器人系统的实时性，特别是提高在 类工作环境与人合作完成具体的任务 。仿人机器 人作为一个复杂的多自由度系统，需要有效利用多 异常情况下的实时处理能力，本文提出了基于智能 传感器信息来感知外界环境及其自身状态信息，对 体的分层控制思想来构建仿人机器人分布式控制系 其运动机构进行协调控制，因此其控制系统需要有 统。本文把机器人控制系统中的执行层划分为若干 很高的可靠性和实时性。 个独立部分，每部分都有自己的处理器、关节驱动器 仿人机器人以往常采用集中式控制系统，由中 和传感器，称为智能体，这样整体系统的性能可以通 央计算机来完成系统所有的机构控制和信息处 过充分发挥智能体的反应性、自治性、预动性和社会 ［］ ［ ］ 理 2 。这种控制方式高度集中，局部的故障就可能 性 10 而得到改善：发挥智能体的反应性，可以提高 造成系统的整体失效，降低了系统的可靠性和稳定 系统获得传感信息的能力，减轻主控层的负担；发挥 ［］ 性 3 。因此，近些年来人们常采用分布式方法构建 智能体的自治性，可以提高系统对异常情况的处理 ［］ 仿人机器人的控制系统，例如韩国的KHR-2 4 、清华 效率；发挥智能体的预动性，可以预防系统异常情况 ［］ ［］ 的THBIP-I 5 以及日本本田公司的P2 6 等。分布式 的出现；发挥智能体的社会性，可以通过智能体的协 控制系统将系统的控制部分和负责与外界进行交互 作分工来提高机器人处理连杆臂碰撞的效率。本文 的管理部分功能分开，两部分通过系统网络连接在 所提出的方法在 MIH-I 仿人机器人平台上进行了实 ［］ 一起 7 。机器人分布式控制系统分为组织层、通信 验，实验表明，该方法提高了机器人的稳定性和实时 ［，］ 8 9 层和执行层 ，组织层主要完成用户