多機器人系統(tǒng)中隊形控制及避障算法研究.pdf

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

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

3、隊形不變的問題，引入切換領(lǐng)航機器人的方法來解決系統(tǒng)死鎖，設(shè)置了領(lǐng)航機器人檢驗環(huán)節(jié)來避免領(lǐng)航機器人隨機擾動行為的盲目性，并采用動態(tài)死區(qū)法來解決目標(biāo)點附近可能出現(xiàn)的固定步長帶來的震蕩問題。針對第二個研究內(nèi)容，采用了基于行為的方法來控制單個機器人，設(shè)計虛擬機器人來使脫離隊列的機器人找回其在原隊列中的位置，又不影響其他機器人的運動，結(jié)合圍捕算法，引用其對機器人集合進(jìn)行劃分的策略，提出了一種與障礙物形狀無關(guān)的隊形控制方法，并進(jìn)行了仿真實驗，分析了