多機(jī)器人系統(tǒng)中隊(duì)形控制及避障算法研究.pdf

1、多機(jī)器人系統(tǒng)的研究是對(duì)單機(jī)器人系統(tǒng)研究的擴(kuò)展，相比單機(jī)器人系統(tǒng)，多個(gè)機(jī)器人組成的系統(tǒng)潛在的空間分布、功能分布、時(shí)間分布等特點(diǎn)決定了其在任務(wù)完成效率、能力范圍的方面都強(qiáng)于單機(jī)器人系統(tǒng)。隊(duì)形控制是指多個(gè)機(jī)器人在到達(dá)目的地的過(guò)程中，既要保持所設(shè)定隊(duì)形又要適應(yīng)環(huán)境約束的控制技術(shù)，是多移動(dòng)機(jī)器人研究的基礎(chǔ)。本文對(duì)多機(jī)器人系統(tǒng)隊(duì)形控制及避障問(wèn)題展開研究，工作重點(diǎn)針對(duì)隊(duì)伍在行進(jìn)過(guò)程中保持隊(duì)形不變和遇到障礙物時(shí)某個(gè)機(jī)器人暫時(shí)脫離隊(duì)伍，之后迅速回到隊(duì)列兩

2、方面的內(nèi)容開展。 本文首先綜述了多機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)，隊(duì)形控制研究的發(fā)展方向及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。多機(jī)器人系統(tǒng)由單個(gè)機(jī)器人組成，本文接著對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)部硬件和軟件的組成結(jié)構(gòu)、功能分配、管理方式等問(wèn)題即個(gè)體控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，指出了各種個(gè)體控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和使用場(chǎng)合。然后闡述了多機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)的控制方式和分布式控制方式的關(guān)鍵問(wèn)題，分析和比較了各種隊(duì)形控制方法。 采用了基于行為法和跟隨領(lǐng)航者法相結(jié)合來(lái)解決保持機(jī)器人隊(duì)伍在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

3、隊(duì)形不變的問(wèn)題，引入切換領(lǐng)航機(jī)器人的方法來(lái)解決系統(tǒng)死鎖，設(shè)置了領(lǐng)航機(jī)器人檢驗(yàn)環(huán)節(jié)來(lái)避免領(lǐng)航機(jī)器人隨機(jī)擾動(dòng)行為的盲目性，并采用動(dòng)態(tài)死區(qū)法來(lái)解決目標(biāo)點(diǎn)附近可能出現(xiàn)的固定步長(zhǎng)帶來(lái)的震蕩問(wèn)題。針對(duì)第二個(gè)研究?jī)?nèi)容，采用了基于行為的方法來(lái)控制單個(gè)機(jī)器人，設(shè)計(jì)虛擬機(jī)器人來(lái)使脫離隊(duì)列的機(jī)器人找回其在原隊(duì)列中的位置，又不影響其他機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圍捕算法，引用其對(duì)機(jī)器人集合進(jìn)行劃分的策略，提出了一種與障礙物形狀無(wú)關(guān)的隊(duì)形控制方法，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，分析了