多機(jī)器人編隊(duì)控制及連通性保持研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，單一機(jī)器人系統(tǒng)難以勝任的工作被由多個(gè)機(jī)器人組成的群體系統(tǒng)取代己經(jīng)成為了可能。群體機(jī)器人系統(tǒng)具有環(huán)境感知力強(qiáng)，效率高和魯棒性強(qiáng)等單機(jī)器人難以掌握的優(yōu)勢，而多機(jī)器人的編隊(duì)控制已成為多機(jī)器人協(xié)作領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一。
　　本文在總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對機(jī)器人群體的隊(duì)形形成與保持進(jìn)行研究，提出了合適的控制算法。論文主要工作內(nèi)容和研究成果如下：
　?。?）介紹本課題的預(yù)備知識及描

2、述相關(guān)系統(tǒng)模型和算法。其中，預(yù)備知識是有關(guān)圖論理論的介紹，包括圖的鄰接矩陣和Lap lace矩陣；相關(guān)系統(tǒng)模型有二階機(jī)器人群體系統(tǒng)模型和虛擬領(lǐng)導(dǎo)者模型；算法包括蜂擁控制算法和社團(tuán)劃分算法。此部分是為接下來機(jī)器人群體編隊(duì)的研究作準(zhǔn)備。
　?。?）針對大規(guī)模機(jī)器人的群體運(yùn)動過程控制中，多機(jī)器人的隊(duì)形不易形成和保持以及機(jī)器人個(gè)體間的通信等問題，提出一種基于多級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的機(jī)器人群體編隊(duì)控制算法。首先，設(shè)計(jì)一種多級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為機(jī)器人群體在動

3、態(tài)期望區(qū)域內(nèi)的編隊(duì)形狀；其次，在此基礎(chǔ)上提出一種機(jī)器人群體編隊(duì)及避障控制器，各層級間機(jī)器人的通信是雙向的，控制器中形狀調(diào)節(jié)力用于解決編隊(duì)中因可能出現(xiàn)局部極小值而導(dǎo)致機(jī)器人死鎖的問題，并保持隊(duì)形穩(wěn)定，方向控制力用于確定隊(duì)形結(jié)構(gòu)的方向。最后，在本章中給出了一些仿真來驗(yàn)證了所給出編隊(duì)算法的正確性和有效性。
　　（3）在進(jìn)一步研究大規(guī)模機(jī)器人的群體運(yùn)動時(shí)，可通過引入社團(tuán)劃分和牽制控制的思想，提出了一種基于社團(tuán)和多級拓?fù)涞臋C(jī)器人群體編隊(duì)控制