基于三维基因调控网络的智能机器人群体__聚合与控制方法-Ｍｅｔｈｏｄ-ｏｆ-Ｓｗａｒｍ-Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ-ａｎｄ-Ｃｏｎｔｒｏｌ-ｆｏｒ-Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ-Ｒｏｂｏｔ

第22卷第1期南京师范大学学报（工程技术版）Vol.22 No.12022年3月JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY(ENGINEERING AND TECHNOLOGY EDITION)Mar,2022doi:10.3969/i.issn.1672-1292.2022.01.002基于三维基因调控网络的智能机器人群体聚合与控制方法范衡2，马培立2，朱贵杰12，谢敏冲，陈添善谢飞，石泽2，包卫东3，朱晓敏(1.汕头大学工学院，广东汕头515063)(2.汕头大学广东省数字信号与图像处理技术重点实验室，广东汕头515063)(3.国防科技大学系统工程学院，湖南长沙410073)[摘要]针对传统的基因调控网络模型会导致机器人群体聚合形态在三维空间中不具备泛化性的问题，提出一种基于三维基因调控网络的智能机器人群体聚合与控制方法，并针对集群围捕任务测试了该方法在三维空间复杂场景下的表现.在此基础上使用Vp平台来模拟真实场景，验证了在加人物理特性后该模型的效能.仿真结果表明，该方法在复杂场景下具有良好的表现.[关键词]群体智能机器人，基因调控网络，三维空间群体聚合形态，分布式围捕[中图分类号]TP242.6[文献标志码]A[文章编号]1672-1292(2022)01-0009-07Method of Swarm Aggregation and Control for Intelligent RobotBased on Three-dimensional Gene Regulatory NetworkFan Zhun',Ma Peili'.2,Zhu Guijie'.2,Xie Minchong',Chen Tianshan',Xie Fei',Shi Ze',Bao Weidong',Zhu Xiaomin'1.College of Engineering,Shantou University,Shantou 515063,China)(2.Key Lab of Digital Signal and Image:Processing of Guanglong Province,Shantou University,Shanlou 515063,China)(3.College of Systems Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)Abstract:To address the problem that the traditional gene regulatory network (GRN model could not generate suitableswarm aggregation morphology patterns in three-dimensional space,an aggregation and control method of swarm intelligentrobot based on 3D GRN is proposed.Then,the performance of the method is tested in three-dimensional complex scenesin entrapping task.Furthermore,the V-rep platform is used to simulate real scenarios and verify the efficacy of the modelwhen the environment is added to the physics engine.Simulation results show that the proposed method has goodperfomance and is robust under complex scenarios.Key words:intelligent swarm robots,gene regulatory network,three-dimensional space,swarm aggregation morphology,distributed trapping近年来，群体机器人(swarm robotics,SR)研究被广泛应用于仿生学、人工智能、军事打击等领域.群体智能机器人作为一种特殊的机器人系统，相较于单一机器人，更适用于复杂的任务场景中.传统的单一机器人系统会存在大量的硬件冗余，系统动态调节能力有限，当出现传感器故障时可能会导致整个系统功能失效[).受自然生物界集群现象的启发，群体智能机器人旨在通过集群控制的方法以保证复杂场景中机器人系统具备硬件低冗余性、系统高动态调节性以及集群机器人传感器之间存在互补性等特点根据群体集群行为的特点，可将群体任务分解为3类：集群搜索、集群跟踪和集群围捕.其中，如何设计合适的集群围捕模型一直备受关注.目前，针对集群围捕模型的研究大致分为集中式控制和分布式控收稿日期：2021-08-31.基金项目：中央军委科技委基础研究项日(18-163-11-ZT-003-008-02)、中央军委科技委基础研究项目(193-A14-226-01-01).通讯作者：朱晓敏，博士，教授，研究方向：控制理论与控制工程，群体智能.E-mil:hu@m.edu.cn9