多機(jī)器人編隊(duì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則.pdf

1、在過(guò)去二十年內(nèi)，多機(jī)器人系統(tǒng)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中受到了廣泛關(guān)注，如機(jī)械制造，監(jiān)控巡邏，空間探索等領(lǐng)域的應(yīng)用。在許多實(shí)際應(yīng)用中，要求機(jī)器人組成并保持特殊的隊(duì)形以完成復(fù)雜的任務(wù)，如大型貨物物體的搬運(yùn)，地圖探測(cè)，目標(biāo)搜尋，和營(yíng)救任務(wù)。在多機(jī)器人編隊(duì)研究中，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是一個(gè)重要的問(wèn)題，其必然受到多機(jī)器人編隊(duì)的各種幾何運(yùn)動(dòng)約束。
　　 首先，為了解決在動(dòng)態(tài)環(huán)境和有限環(huán)境信息下的編隊(duì)問(wèn)題，我們提出了一種分布式的多機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種

2、改進(jìn)式的隨機(jī)生成樹(shù)路徑規(guī)劃器，該路徑規(guī)劃器將對(duì)每個(gè)機(jī)器人進(jìn)行在線的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。當(dāng)機(jī)器人到達(dá)編隊(duì)目標(biāo)位置時(shí)，機(jī)器人之間會(huì)互相制約產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)沖突或矛盾。具體來(lái)講，就是先到達(dá)編隊(duì)理想位置的機(jī)器人可能會(huì)阻礙其他機(jī)器人到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。這種運(yùn)動(dòng)上的沖突和矛盾可能會(huì)造成機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)的運(yùn)行混亂甚至卡死現(xiàn)象。為了克服這種沖突矛盾，我們提出了一種動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的策略，用以規(guī)范組成編隊(duì)時(shí)的次序。并且，為了驗(yàn)證所提出的各種方法，我們?cè)谝唤M移動(dòng)式機(jī)器人上進(jìn)行了仿真

3、和實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)了所提出的新路徑規(guī)劃器可有效地實(shí)時(shí)更新每個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，而通過(guò)將動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)策略嵌入至運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法中，可以更快速有效的完成編隊(duì)組成的問(wèn)題。
　　 其次，在此文中，我們進(jìn)一步討論和解決了多移動(dòng)式機(jī)器人在設(shè)定路線上的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題。在這個(gè)問(wèn)題中，機(jī)器人不僅要求沿著設(shè)定路線前進(jìn)，而且，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要完成一些編隊(duì)任務(wù)。通過(guò)將運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中的編隊(duì)關(guān)系建模為速度的函數(shù)，我們將此運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)速度優(yōu)化問(wèn)題。另外

4、，為了使規(guī)劃的速度曲線符合機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們還考慮了機(jī)器人的速度和加速度的邊界約束。我們將描述的編隊(duì)關(guān)系進(jìn)行綜合并考慮各種速度約束，最終建立了以維持編隊(duì)關(guān)系為目標(biāo)的優(yōu)化函數(shù)。通過(guò)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(jié)果。為了能解決一些突發(fā)情況，如對(duì)一些運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行壁障，我們提出一種策略來(lái)在線調(diào)整所得的優(yōu)化結(jié)果。在策略中，當(dāng)有移動(dòng)障礙物靠近機(jī)器人編隊(duì)時(shí)，機(jī)器人需要對(duì)其產(chǎn)生判斷和響應(yīng)，包括停止運(yùn)行或者沿原運(yùn)動(dòng)規(guī)劃