基于改进人工协调场的多机器人运动编队方法的研究

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多机器人编队控制是多机器人系统研究中一种常见的协作问题,是许多多机器人协调合作问题的基础。近年来,随着多机器人系统在军事、工业、航空航天等领域的广泛应用,多机器人编队控制研究有了长足的发展。在诸多编队控制方法中,传统人工势场法以其算法简单、安全性高等特点被广泛应用在机器人实时避障中,但该方法存在着抖动、局部极小和在目标点运动的情况下无法避障等问题。针对这一现象,本文提出基于改进人工协调场的编队控制方法,该方法不仅考虑了目标点的速度,同时在传统的排斥力场中增加一个协调力,并将吸引力、排斥力和协调力与局部环境下机器人的运动状态和运动要求相结合,提高了机器人在复杂环境下行为决策的准确性和鲁棒性。另外,在编队控制的研究中,在起始点以固定队形向目标点运动的方法较多,而行进过程中编排队形的问题却很少,因此本文对传统的固定队形编队控制加以改进,让队形随时间和机器人的数量不断发生变化,从而达到运动编队的效果。最后,在TeamBots平台上将提出的基于改进人工协调场的编队算法进行仿真。仿真结果表明,在人工协调场的协调因子λ的作用下,既克服了传统人工势场存在的局部极小问题,又适合追踪动态目标点,而且还加快了机器人向目标点前进的速度。因此,本文提出的算法是非常有效的。
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