障礙環(huán)境中的多機(jī)器人編隊(duì)研究.pdf

1、多機(jī)器人編隊(duì)指一組機(jī)器人保持一定的隊(duì)形共同運(yùn)動(dòng)的過程，是多機(jī)器人系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容，可應(yīng)用于航空、航天、交通、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。目前學(xué)者已提出了許多典型的編隊(duì)方法，包括領(lǐng)隊(duì)-跟蹤法、虛擬結(jié)構(gòu)法、行為主義方法等。這些方法均能保證編隊(duì)控制的收斂性，但主要解決的是系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)問題，對外部環(huán)境帶來的影響，沒有充分考慮，因此無法直接應(yīng)用于普遍存在動(dòng)、靜態(tài)障礙物的生活環(huán)境，大大限制了多機(jī)器人編隊(duì)在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決上述問題，我們將編隊(duì)分

2、解為軌跡和隊(duì)形兩個(gè)部分，通過路徑規(guī)劃和行為切換來實(shí)現(xiàn)障礙環(huán)境的安全運(yùn)動(dòng)和隊(duì)形保持，具體做了以下工作：
　　 1.討論了編隊(duì)控制的三層結(jié)構(gòu)，自上而下包括任務(wù)層、規(guī)劃層和控制層三個(gè)部分，并對基于領(lǐng)隊(duì)跟蹤法的隊(duì)形保持和基于人工勢場法的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。
　　 2.針對編隊(duì)運(yùn)動(dòng)過程中隊(duì)形保持和避障要求之間的矛盾，提出了一種靜態(tài)障礙物環(huán)境下的剛性編隊(duì)方法。該方法通過各個(gè)機(jī)器人傳感器信息的融合、以及角速度的設(shè)計(jì)，使編隊(duì)中

3、的機(jī)器人可作為一個(gè)整體進(jìn)行避障。實(shí)驗(yàn)表明，該方法不僅可以使系統(tǒng)在避障中保持指定的隊(duì)形，還可以保證避障的軌跡足夠光滑。
　　 3.針對障礙環(huán)境中的動(dòng)態(tài)障礙物一般具有自主性的特點(diǎn)，提出了一種基于有限狀態(tài)機(jī)FSM(FiniteStateMachine)的剛性編隊(duì)方法。該方法在動(dòng)、靜態(tài)障礙物的識別的基礎(chǔ)上，通過編隊(duì)速度的切換來實(shí)現(xiàn)障礙物的規(guī)避。實(shí)驗(yàn)表明，該方法不僅可以保證避障過程中的隊(duì)形完整，還具有實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)。
　　 4.為