【正文】 研究越來越多，比如蟻群覓食，魚群的共軸圓運(yùn)動(dòng)，鳥群的各種隊(duì)列運(yùn)動(dòng)等等。在機(jī)器人之間不進(jìn)行任何動(dòng)態(tài)通信的情況下，最后所有的機(jī)器人都聚合于一個(gè)未知的點(diǎn)。星型無向圖編隊(duì)的自主體最初排列成一個(gè)逆時(shí)針方向的星形編隊(duì)或順時(shí)針方向的星形編隊(duì)。每個(gè)自主體只有一個(gè)有限視野的傳感器，但是這個(gè)傳感器擁有九十度角的錐形視野而不是圓形視野，而當(dāng)視野內(nèi)沒有其他自主體時(shí)它將在程序控制下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)視野90度。這是多邊形編隊(duì)的基礎(chǔ)，經(jīng)常應(yīng)用于飛機(jī)的編隊(duì)飛行。于是在追趕戰(zhàn)略和三角形編隊(duì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多自主體的同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了有條件的多邊形編隊(duì)同步運(yùn)動(dòng)，這是多邊形編隊(duì)在理論上的重大突破。這樣實(shí)現(xiàn)了多自主體的任意多邊形編隊(duì)的同步運(yùn)動(dòng),使得多邊形編隊(duì)有了更大的現(xiàn)實(shí)意義。2010年，Gangfeng Yan等[10]研究了一群自由運(yùn)動(dòng)的自主體的對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圍合問題，這可以看做實(shí)現(xiàn)一個(gè)圍繞一個(gè)事先不知道它的運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)目標(biāo)的編隊(duì)的必要的條件。它實(shí)現(xiàn)了環(huán)繞一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圓形編隊(duì)，其中目標(biāo)的速度是不知道的。其中高層和低層都以圓形拓?fù)溲h(huán)追趕的戰(zhàn)略可以實(shí)現(xiàn)集合、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的圓周運(yùn)動(dòng)。一個(gè)區(qū)域的控制戰(zhàn)略引導(dǎo)所有自主體進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域，直到實(shí)現(xiàn)所有自主體的路徑跟蹤和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。盡管很對(duì)方案對(duì)路徑追蹤有效，然而對(duì)于多機(jī)器人協(xié)調(diào)卻沒有完整的解決方案。對(duì)于已經(jīng)靠近目標(biāo)路徑的載具，知道路徑以及它的鄰居的信息，這樣他們就能追蹤路徑以及和其他同樣靠近路徑的載具協(xié)調(diào)行動(dòng)以形成期望的編隊(duì)。每個(gè)載具的狀態(tài)空間根據(jù)路徑被分成幾塊。在處理這個(gè)問題的時(shí)候，盡管每個(gè)載具可以感知幾個(gè)鄰居，但其僅僅測量一個(gè)鄰居的信息。它考慮了載具的感知范圍，并且證明僅僅使用局部信息以及最少的連接就能解決協(xié)調(diào)式路徑追蹤問題。隊(duì)形控制主要是研究在自主機(jī)器人系統(tǒng)朝著目標(biāo)行進(jìn)的過程中，既要遵循一定的隊(duì)形約束，又要適應(yīng)當(dāng)前工作環(huán)境的約束(如障礙物)的控制技術(shù)，這是多自主機(jī)器人編隊(duì)控制的核心問題。（3） 可以提高工作效率，如果選擇恰當(dāng)隊(duì)形可以加快任務(wù)的完成。在多自主機(jī)器人系統(tǒng)中,每個(gè)機(jī)器人按照預(yù)定規(guī)則檢測周圍環(huán)境,與其鄰近機(jī)器人通訊,并根據(jù)自身獲得的信息來決定下一步的行動(dòng)。（3） 同時(shí)設(shè)計(jì)和制造多個(gè)簡單機(jī)器人比單個(gè)復(fù)雜機(jī)器人更容易、成本更低（4） 通過共享資源可以彌補(bǔ)單個(gè)機(jī)器人的不足，完成單個(gè)機(jī)器人難以完成或無法完成的任務(wù)。螞蟻是大家司空見慣的一種昆蟲，而他們的群體合作的精神令人欽佩。 而螞蟻覓食的方法，卻另有一番世界，據(jù)研究當(dāng)螞蟻找到食物并將它搬回來時(shí)，就會(huì)在其經(jīng)過的路徑上留下一種“信息素”，其他螞蟻嗅到這個(gè)激素的“味道”，就沿該路奮勇向前，覓食而去。這是多么不可思議的程序！太復(fù)雜了，恐怕沒人能夠完成這樣繁瑣冗余的程序。假設(shè)在一個(gè)存在障礙物的環(huán)境中有一個(gè)螞蟻窩和一處食物，各個(gè)螞蟻在沒有事先告訴他們食物在什么地方的前提下開始尋找食物。 為了說明蟻群算法的原理，先簡要介紹一下螞蟻搜尋食物的具體過程。就隨機(jī)地挑選一條路徑前行。選擇激素濃度較高路徑概率就會(huì)相對(duì)較大。最終整個(gè)蟻群會(huì)找出最優(yōu)路徑。環(huán)境以一定的速率讓信息素消失。(4) 移動(dòng)規(guī)則： 每只螞蟻都朝向信息素最多的方向移，并且，當(dāng)周圍沒有信息素指引的時(shí)候，螞蟻會(huì)按照自己原來運(yùn)動(dòng)的方向慣性的運(yùn)動(dòng)下去，并且，在運(yùn)動(dòng)的方向有一個(gè)隨機(jī)的小的擾動(dòng)。 根據(jù)這幾條規(guī)則，螞蟻之間并沒有直接的關(guān)系，但是每只螞蟻都和環(huán)境發(fā)生交互，而通過信息素這個(gè)紐帶，實(shí)際上把各個(gè)螞蟻之間關(guān)聯(lián)起來了。這樣就使得螞蟻運(yùn)動(dòng)起來具有了一定的目的性，盡量保持原來的方向，但又有新的試探，尤其當(dāng)碰到障礙物的時(shí)候它會(huì)立即改變方向，這可以看成一種選擇的過程，也就是環(huán)境的障礙物讓螞蟻的某個(gè)方向正確，而其他方向則不對(duì)。信息素多的地方顯然經(jīng)過這里的螞蟻會(huì)多，因而會(huì)有更多的螞蟻聚集過來。所以經(jīng)過一段很長的時(shí)間后，最終螞蟻們的路線將是全局最短路徑。針對(duì)PID控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，將蟻群算法設(shè)計(jì)的結(jié)果與遺傳算法設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行了比較，數(shù)值仿真結(jié)果表明，蟻群算法具有一種新的模擬進(jìn)化優(yōu)化方法的有效性和應(yīng)用價(jià)值。在抽象意義上講，自組織就是在沒有外界作用下使得系統(tǒng)墑增加的過程(即是系統(tǒng)從無序到有序的變化過程)。每只螞蟻搜索的過程彼此獨(dú)立，僅通過信息激素進(jìn)行通信。對(duì)蟻群算法來說，初始時(shí)刻在環(huán)境中存在完全相同的信息激素，給予系統(tǒng)一個(gè)微小擾動(dòng)，使得各個(gè)邊上的軌跡濃度不相同，螞蟻構(gòu)造的解就存在了優(yōu)劣，算法采用的反饋方式是在較優(yōu)的解經(jīng)過的路徑留下更多的信息激素，而更多的信息激素又吸引了更多的螞蟻，這個(gè)正反饋的過程使得初始的不同得到不斷的擴(kuò)大，同時(shí)又引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)向最優(yōu)解的方向進(jìn)化。其次，蟻群算法的參數(shù)數(shù)目少，設(shè)置簡單，易于蟻群算法應(yīng)用到其它組合優(yōu)化問題的求解。這看起來很類似與我們所見的由無數(shù)例子進(jìn)行歸納概括形成最佳路徑的過程。（3）協(xié)調(diào)機(jī)制：螞蟻間實(shí)際上是通過分泌物來互相通信、協(xié)同工作的。我們可以把多樣性看成是一種創(chuàng)造能力，而正反饋是一種學(xué)習(xí)強(qiáng)化能力。這在蟻群中來講就表現(xiàn)為，螞蟻的行為過于僵硬，當(dāng)環(huán)境變化了，螞蟻群仍然不能適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。主要解決的問題包括：（1）旅行商問題：旅行商問題就是尋找通過n個(gè)城市各一次且最后回到出發(fā)點(diǎn)的最短路徑。車間任務(wù)調(diào)度問題就是給機(jī)器分配操作和時(shí)間間隔，從而使所有操作完成的時(shí)間最短，并且規(guī)定兩個(gè)工作不能于同一時(shí)間在同一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行。進(jìn)一步，將每個(gè)螞蟻看成是一個(gè)神經(jīng)元，它們之間的通訊聯(lián)絡(luò)，看成是各神經(jīng)元之間的連接，只不過這時(shí)的連接不是固定的，而是隨機(jī)的。If 螞蟻找到目標(biāo) 找食物的螞蟻找到食物就搬起食物，轉(zhuǎn)而播撒食物信息素； 回窩的螞蟻找到窩就放下食物，轉(zhuǎn)而播撒窩信息素；Else if 螞蟻犯錯(cuò)誤 螞蟻前進(jìn)方向變更為隨機(jī)可移動(dòng)的方向；Else if 螞蟻感知到信息素 螞蟻前進(jìn)方向變更為信息素最濃處所在方向；Else switch（障礙物） case 前方無障礙物：方向不變； case 前方有障礙物，左右均沒有：50%幾率左轉(zhuǎn)，50%幾率右轉(zhuǎn)； case 前方和左邊有障礙物，右邊沒有：右轉(zhuǎn)； case 前方和右邊有障礙物，左邊沒有：左轉(zhuǎn)； case 前方和左右均有障礙物：后轉(zhuǎn)； Switch （螞蟻前進(jìn)方向） case 上：y； case 下：y++； case 左：x； case 右：x++； 移動(dòng)完畢后播撒信息素。于是越來越多的螞蟻將沿著食物信息素找到食物，并沿著窩的信息素回窩，螞蟻們就找到了一條從窩到食物的路徑。同時(shí)我們也不能忽略障礙物的因素，如果處于封閉的環(huán)境中，螞蟻將不能找到食物；而如果窩到食物的路徑過于復(fù)雜，螞蟻們只有很小的概率可以將食物搬運(yùn)到窩，卻不能再次完成搬運(yùn)食物的過程，那么也不會(huì)形成一條路徑。同時(shí)在程序運(yùn)行過程中左下角將實(shí)時(shí)顯示剩余食物數(shù)與已經(jīng)搬運(yùn)到窩的食物數(shù)。：按下S鍵的顯示（7） 按下“L”鍵將暫停并在左下角顯示“Load file ...”讀取環(huán)境。：難以找到食物（3） 當(dāng)搬運(yùn)到窩的食物達(dá)到目標(biāo)（目前設(shè)為200）時(shí)，程序?qū)⑼Ｖ惯\(yùn)行并等待指令，點(diǎn)擊回車鍵將顯示運(yùn)行時(shí)間，再次點(diǎn)擊回車鍵將重新建立隨機(jī)環(huán)境。：障礙物不多的情況（4）在障礙物很少的環(huán)境下，螞蟻能夠輕易地找到最短路徑并且絕大多數(shù)螞蟻?zhàn)园l(fā)的沿著路徑搬運(yùn)食物。 幾個(gè)月以來，從開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，每一步對(duì)我來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才會(huì)使自己更快的成長。在學(xué)習(xí)和生活期間，我始終感受著老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，令我受益匪淺。在此我要向?qū)W院的全體老師表示由衷的謝意。感謝你們的幫助和鼓勵(lì)，希望走出校門后的我們?nèi)匀皇且惠呑拥暮门笥选⒖嘉墨I(xiàn)[1] C. 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