多移動機器人的協(xié)作、協(xié)調(diào)和路徑規(guī)劃研究.pdf

1、多機器人系統(tǒng)由多個機器人組成，它們相互協(xié)作完成任務(wù)或求解問題。多機器人協(xié)作系統(tǒng)具有某些顯著的特點，例如低成本、并行性和冗余性，從而可以以大大提高系統(tǒng)的效率，改善其柔性和魯棒性，對加強國家的軍事實力具有十分重要的意義。 本文研究了多移動機器人編隊運動過程中的若干重要問題，例如組成隊形、保持隊形運動以及路徑規(guī)劃等。研究內(nèi)容分為協(xié)作協(xié)調(diào)和路徑規(guī)劃兩部分。 協(xié)作協(xié)調(diào)部分主要研究多移動機器人的協(xié)作策略與協(xié)調(diào)控制方法，包含以下三方面

2、內(nèi)容。首先，從多移動機器人隊形結(jié)構(gòu)的角度，分析了機器人隊形的基本特征，進而提出了包含隊形幾何特征、機器人個體運動信息的隊形模型，模型他含參照點選擇方案和相對位姿參數(shù)兩部分。在隊形模型的基礎(chǔ)上，研究了隊列的整體行為(運動方式)以及整體與個體之間的運動協(xié)調(diào)關(guān)系。其次，研究了適合編隊運動的三層分布式控制框架和基于行為的控制方法。對于向目標點運動子行為，設(shè)計了變增益控制方法，使系統(tǒng)的狀念單調(diào)收斂，避免了機器人田著目標點轉(zhuǎn)圈；機器人實施避障行為時

3、兼顧與隊列之間的聯(lián)系，以減少機器人間的碰撞和掉隊情況。再次，針對目標隊形較復(fù)雜的情況，提出了目標點搜索算法以便合理確定各機器人的對應(yīng)目標點，避免了機器人在目標區(qū)域內(nèi)繞路，使得多移動機器人能夠快速流暢的組成給定隊形。 路徑規(guī)劃部分主要研究環(huán)境信息未知、隊列受到隊形約束，多移動機器人編隊運動時的路徑規(guī)劃方法。首先，以多移動機器人合作搬運物體為研究背景，研究了隊形形狀不變時隊列的路徑規(guī)劃問題。將障礙物周圍的自由空間歸納為三種通道，相應(yīng)