多机器人编队协调控制的研究

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随着机器人技术的发展和成熟,单机器人技术已经远远不能满足日常任务中的需求,多机器人系统越来越受到广泛的关注,多机器人协作可以明显提高机器人系统完成任务的效率。多机器人技术中很重要的一个方向是编队控制,本文对多机器人的编队控制方法进行了研究。  本文首先介绍了机器人编队中的关键技术,包括系统结构、参考类型选取、通信、编队控制策略等方面,对当前多机器人编队的研究成果进行了概述。  其次,采用基于行为法的混合编队控制方法,设计了驶向目标、保持队形、躲避障碍物、振荡和躲避机器人行为。其中保持队形行为采用基于l-ψ的leader-follower法,躲避障碍物行为采用人工势场法,设计振荡行为以避免系统死锁。设计了一种新的行为融合机制增强行为融合的针对性。采用VC++6.0编程验证行为法编队的有效性,分别对多机器人在简单环境下和复杂环境下的编队控制进行仿真实验和分析。  再次针对传统领航跟随法对领航者没有约束,跟随者之间同样没有约束,容易出现队形发散的缺陷,结合最小刚性图理论,设计混合l-ψ方法维持稳定的队形,领航者与跟随者之间有相互的拓扑约束,有效保证了队形的收敛性。利用局部通信机制,进行队形变换及避障行为。用matlab实现了五机器人系统的编队仿真,验证了方法的有效性。  最后,设计了对称ψ变换控制策略和不对称的ψ变换控制策略进行队形变换,面对有限的空间环境约束,选择不同的队形变换策略穿越障碍物,通过改变ψ值变换队形,用matlab进行仿真验证,证实了方法的可行性。
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