多機器人編隊的運動規(guī)則.pdf

1、在過去二十年內，多機器人系統(tǒng)在諸多應用領域中受到了廣泛關注，如機械制造，監(jiān)控巡邏，空間探索等領域的應用。在許多實際應用中，要求機器人組成并保持特殊的隊形以完成復雜的任務，如大型貨物物體的搬運，地圖探測，目標搜尋，和營救任務。在多機器人編隊研究中，運動規(guī)劃是一個重要的問題，其必然受到多機器人編隊的各種幾何運動約束。
　　 首先，為了解決在動態(tài)環(huán)境和有限環(huán)境信息下的編隊問題，我們提出了一種分布式的多機器人運動規(guī)劃方法。我們設計了一種

2、改進式的隨機生成樹路徑規(guī)劃器，該路徑規(guī)劃器將對每個機器人進行在線的運動規(guī)劃。當機器人到達編隊目標位置時，機器人之間會互相制約產生運動沖突或矛盾。具體來講，就是先到達編隊理想位置的機器人可能會阻礙其他機器人到達預定目標。這種運動上的沖突和矛盾可能會造成機器人到達目標位置時的運行混亂甚至卡死現象。為了克服這種沖突矛盾，我們提出了一種動態(tài)優(yōu)先級的策略，用以規(guī)范組成編隊時的次序。并且，為了驗證所提出的各種方法，我們在一組移動式機器人上進行了仿真

3、和實驗。實驗的結果證實了所提出的新路徑規(guī)劃器可有效地實時更新每個機器人的運動規(guī)劃，而通過將動態(tài)優(yōu)先級策略嵌入至運動規(guī)劃方法中，可以更快速有效的完成編隊組成的問題。
　　 其次，在此文中，我們進一步討論和解決了多移動式機器人在設定路線上的編隊運動規(guī)劃問題。在這個問題中，機器人不僅要求沿著設定路線前進，而且，在運動過程中需要完成一些編隊任務。通過將運動規(guī)劃中的編隊關系建模為速度的函數，我們將此運動規(guī)劃問題轉化為一個速度優(yōu)化問題。另外

4、，為了使規(guī)劃的速度曲線符合機器人的運動規(guī)律，我們還考慮了機器人的速度和加速度的邊界約束。我們將描述的編隊關系進行綜合并考慮各種速度約束，最終建立了以維持編隊關系為目標的優(yōu)化函數。通過使用非線性規(guī)劃器LINGO，我們可以離線地得到了該速度優(yōu)化的結果。為了能解決一些突發(fā)情況，如對一些運動物體進行壁障，我們提出一種策略來在線調整所得的優(yōu)化結果。在策略中，當有移動障礙物靠近機器人編隊時，機器人需要對其產生判斷和響應，包括停止運行或者沿原運動規(guī)劃