基于網(wǎng)格化場景下多車式機(jī)器人運(yùn)動協(xié)調(diào)算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近半個世紀(jì)以來，機(jī)器人相關(guān)技術(shù)在理論和應(yīng)用方面都取得了許多重大突破，其應(yīng)用領(lǐng)域也涵蓋到現(xiàn)代科學(xué)界的諸多方面，例如自動化工業(yè)、航空航天、智能服務(wù)、農(nóng)業(yè)等等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的大幅擴(kuò)展，多機(jī)器人系統(tǒng)的研究也受到越來越多的科研學(xué)者的關(guān)注，因?yàn)閱蝹€機(jī)器人已逐漸無法勝任人類賦予他們的任務(wù)，對于一些復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下的任務(wù)，多機(jī)器人系統(tǒng)相比單個機(jī)器人的靈活性更高，容錯能力也較強(qiáng)，并且其可以利用時間、空間分布性及功能上的相互合作來完成新需求下更加復(fù)雜的任務(wù)，

2、并且完成任務(wù)的時間效率更高，完成效果更好。因此，如何處理多個機(jī)器人在同一環(huán)境下的協(xié)同工作時的運(yùn)動協(xié)調(diào)問題，已成為當(dāng)前機(jī)器人群體智能領(lǐng)域的新課題，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文的研究目標(biāo)是，在一個二維平面場景中，存在多個模型一致的機(jī)器人同時發(fā)生移動，如何在保證機(jī)器人之間不發(fā)生碰撞的前提下，使得所有機(jī)器人完成移動任務(wù)的總時間最短。
　　針對同一環(huán)境中多機(jī)器人的運(yùn)動協(xié)調(diào)問題，本文提出了基于場景網(wǎng)格化的多機(jī)器人運(yùn)動協(xié)調(diào)求解算法。該算法主要

3、由路徑生成、碰撞區(qū)段計(jì)算、運(yùn)動協(xié)調(diào)求解三大模塊組成。首先，本文采用基于三次貝塞爾曲線的路徑生成算法，為場景中每個機(jī)器人規(guī)劃出一條與靜態(tài)障礙物無碰撞的路徑，其次，在碰撞區(qū)段計(jì)算模塊采用包圍盒的方法進(jìn)行對象間碰撞檢測，并通過場景網(wǎng)格化方法來縮小所需檢測的范圍，最后，在運(yùn)動協(xié)調(diào)模塊，基于前兩個模塊的算法結(jié)果，考慮機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)建模將協(xié)調(diào)問題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃的最優(yōu)化問題來求解，得到每個機(jī)器人對應(yīng)的速率曲線，該速率曲線滿足機(jī)器