【摘 要】
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异构多机器人系统协同控制是自动控制与机器人领域研究热点之一。无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）和地面无人车（Unmanned Ground Vehicle,UGV）组成的空-地异构系统在协同控制过程中形成优势互补,提高控制系统性能。本文研究基于视觉信息的异构机器人协同控制系统设计与实现,设计面向有/无领导者的编队控制算法,适用于狭窄区域下的编队变换,并搭建物理平台进行
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异构多机器人系统协同控制是自动控制与机器人领域研究热点之一。无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）和地面无人车（Unmanned Ground Vehicle,UGV）组成的空-地异构系统在协同控制过程中形成优势互补,提高控制系统性能。本文研究基于视觉信息的异构机器人协同控制系统设计与实现,设计面向有/无领导者的编队控制算法,适用于狭窄区域下的编队变换,并搭建物理平台进行实验验证。论文主要内容如下:1)对无人机设计一种基于视觉信息的跟踪控制算法。为获取地面机器人的相对位姿,设计基于位置的视觉伺服（Position-based Visual Servoing,PBVS）控制算法,保证无人机能始终悬停于地面机器人编队上空。并采用基于比例-微分（PD）的控制器来实现无人机的跟踪控制。2)对地面移动机器人设计基于图论的编队控制算法。利用无人机视觉信息计算地面机器人相对位置,分别设计无领导者和有领导者情形下的编队控制算法。同时,提出一种改进人工势场算法,确保地面机器人避免碰撞。3)对地面机器人设计一种面向狭窄区域的编队变换策略。设计基于评价函数的编队变换优化方法,确保机器人在环境约束下实现编队队形最优决策。4)搭建无人机-无人车异构机器人系统编队控制平台。结合机器人操作系统（Robot Operate System,ROS）和Gazebo,完成异构多机器人系统动态仿真和实验检测系统性能。
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