多移動(dòng)機(jī)器人的協(xié)作、協(xié)調(diào)和路徑規(guī)劃研究.pdf

1、多機(jī)器人系統(tǒng)由多個(gè)機(jī)器人組成，它們相互協(xié)作完成任務(wù)或求解問(wèn)題。多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)具有某些顯著的特點(diǎn)，例如低成本、并行性和冗余性，從而可以以大大提高系統(tǒng)的效率，改善其柔性和魯棒性，對(duì)加強(qiáng)國(guó)家的軍事實(shí)力具有十分重要的意義。 本文研究了多移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的若干重要問(wèn)題，例如組成隊(duì)形、保持隊(duì)形運(yùn)動(dòng)以及路徑規(guī)劃等。研究?jī)?nèi)容分為協(xié)作協(xié)調(diào)和路徑規(guī)劃兩部分。 協(xié)作協(xié)調(diào)部分主要研究多移動(dòng)機(jī)器人的協(xié)作策略與協(xié)調(diào)控制方法，包含以下三方面

2、內(nèi)容。首先，從多移動(dòng)機(jī)器人隊(duì)形結(jié)構(gòu)的角度，分析了機(jī)器人隊(duì)形的基本特征，進(jìn)而提出了包含隊(duì)形幾何特征、機(jī)器人個(gè)體運(yùn)動(dòng)信息的隊(duì)形模型，模型他含參照點(diǎn)選擇方案和相對(duì)位姿參數(shù)兩部分。在隊(duì)形模型的基礎(chǔ)上，研究了隊(duì)列的整體行為(運(yùn)動(dòng)方式)以及整體與個(gè)體之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系。其次，研究了適合編隊(duì)運(yùn)動(dòng)的三層分布式控制框架和基于行為的控制方法。對(duì)于向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)子行為，設(shè)計(jì)了變?cè)鲆婵刂品椒?，使系統(tǒng)的狀念單調(diào)收斂，避免了機(jī)器人田著目標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)圈；機(jī)器人實(shí)施避障行為時(shí)

3、兼顧與隊(duì)列之間的聯(lián)系，以減少機(jī)器人間的碰撞和掉隊(duì)情況。再次，針對(duì)目標(biāo)隊(duì)形較復(fù)雜的情況，提出了目標(biāo)點(diǎn)搜索算法以便合理確定各機(jī)器人的對(duì)應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)，避免了機(jī)器人在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)繞路，使得多移動(dòng)機(jī)器人能夠快速流暢的組成給定隊(duì)形。 路徑規(guī)劃部分主要研究環(huán)境信息未知、隊(duì)列受到隊(duì)形約束，多移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的路徑規(guī)劃方法。首先，以多移動(dòng)機(jī)器人合作搬運(yùn)物體為研究背景，研究了隊(duì)形形狀不變時(shí)隊(duì)列的路徑規(guī)劃問(wèn)題。將障礙物周?chē)淖杂煽臻g歸納為三種通道，相應(yīng)