障礙環(huán)境中的多機器人編隊研究.pdf

1、多機器人編隊指一組機器人保持一定的隊形共同運動的過程，是多機器人系統(tǒng)研究的重要內容，可應用于航空、航天、交通、軍事等多個領域。目前學者已提出了許多典型的編隊方法，包括領隊-跟蹤法、虛擬結構法、行為主義方法等。這些方法均能保證編隊控制的收斂性，但主要解決的是系統(tǒng)內部的協(xié)調問題，對外部環(huán)境帶來的影響，沒有充分考慮，因此無法直接應用于普遍存在動、靜態(tài)障礙物的生活環(huán)境，大大限制了多機器人編隊在服務機器人領域的應用。為了解決上述問題，我們將編隊分

2、解為軌跡和隊形兩個部分，通過路徑規(guī)劃和行為切換來實現(xiàn)障礙環(huán)境的安全運動和隊形保持，具體做了以下工作：
　　 1.討論了編隊控制的三層結構，自上而下包括任務層、規(guī)劃層和控制層三個部分，并對基于領隊跟蹤法的隊形保持和基于人工勢場法的運動控制進行了較為詳細的分析。
　　 2.針對編隊運動過程中隊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)境下的剛性編隊方法。該方法通過各個機器人傳感器信息的融合、以及角速度的設計，使編隊中

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