多移動機器人Swarming協(xié)調控制研究.pdf

1、近年來，多移動機器人協(xié)調控制問題逐漸成為機器人學中的研究熱點。其中，多移動機器人swarming控制更是受到極大關注。這源于自然界中存在著大量的swarm，如昆蟲、鳥群、魚群等?？梢灶A見多移動機器人swarming控制模型的研究成果在軍事及民用領域擁有巨大的市場潛力和應用前景。本論文就多移動機器人的swarming控制問題從單移動機器人的控制和移動機器人的群行為兩個層次展開研究。 首先在單移動機器人層次上，利用流函數(shù)解決單個移動

2、機器人的避障問題，避免了人工勢場法局部最小的問題。并給出了流線仿真圖形，分析討論了流函數(shù)法的一般拓展。 其次，在群的層次上，首先討論了swarm的一種特殊情況：flock。介紹了flock的基本理論，提出了引入虛擬leader的flock的模型并推導出了控制規(guī)律，虛擬leader的引入能保證flock群的有序性，并提高了系統(tǒng)的容錯能力。然后研究了基于動態(tài)連接規(guī)則的swarming控制模型。在采用流函數(shù)解決單移動機器人避障的基礎上

3、，通過借鑒基于動態(tài)連接規(guī)則的多移動機器人swarming控制，提出了基于單一連接規(guī)則的有虛擬leader和二叉樹結構的控制模型。基于單一連接規(guī)則的二叉樹結構使得整個機器人群的控制更簡單，更靈活；而虛擬leader的引入，使在避障過程中機器人群不會發(fā)生分離，并能夠很好的解決類似于機器人掉隊的問題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強了系統(tǒng)的應變能力。 最后，對上述多移動機器人swarming控制模型進行了仿真實驗，并對仿真結果進行了分析，提出