文档介绍：南泉璀笱禝哿多移动机器人协调控制
摘要
本文以轮式移动机器人协调控制为背景,对多机器人的编队行为进行了研究。多
机器人的协调控制涉及到信息共享、路径选择以及控制策略等方面的知识,论文综述
了目前多机器人队形研究的控制方法,提出了一种保持任意队形的方案:跟随法。实
现了避碰和跟随的具体算法,通过设置优先级的方法解决了编队中的死锁问题,采用
同屡切换法解决编队中某些机器人的失效问题。应用无线局域网技术,分析了机器人
之阐传递状态和控制信息的机理,研究了机器人在行进过程当中的避障问题。利用
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线和走圆弧的原理,采用参数匹配法对其行走路线进行了矫正,实现行进过程中队形
的准确移动。根据跟随法编写了相关程序和界面,使得多机器人按指定队形排列行进。
最后指出了多机器人任意队形控制中的几个难点,并展望了这一领域的未来。
关键词:多机器人编队无线通讯丈P透娣
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研究背景和意义
机器人作为人类世纪最伟大的发明之一,在短短的年内发生了日新月异的
变化。发展机器人技术已成为高技术领域中具有代表性的战略目标之一。机器人技术
的出现和发展,不但使传统的工业生产面貌发生了根本性变化,而且将对人类的社会
产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展,机器人的应用领域不断扩展。从自
动化生产线到海洋资源的探索,乃至太空作业等领域,机器人可谓是无处不在⋯。就
目前的机器人技术水平而言,单机器人在信息的获取、处理及控制能力等方面都是有
限的,对于复杂的工作任务及多变的工作环境,单机器人的能力尤显不足。于是人们
考虑由多个机器人组成的群体系统通过协调、协作来完成单机器人无法或难以完成的
工作【。群体机器人系统比单机器人系统具有更强的优越性,主要表现在以下几个方
面:
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过共享资源畔ⅰ⒅J兜可以弥补单机器人能力的不足,完成单机器人系统无法
完成的复杂任务;
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在多机器人系统的许多应用领域中,要求多机器人在作业和运动过程中保持一定
的队形,尤其是在完成军事任务的过程中,保持队形显得更为重要【K蕉有慰刂
就是指多个移动机器人在前进的过程中,保持某种队形,同时又要适应环境缯
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从军事需要的角度考虑的。多移动机器人保持一定的队形至少有以下几点好处:①充
分获取当前环境信息。单个机器人的传感器获取信息的能力是有限的,如果多个机器
人保持一定的队形,而每个机器人的传感器负责获取自己周围的环境信息,这样就可
以保证比较完整地获得机器人群体当前活动区域的环境信息,对于实现侦察、搜寻、
排雷及安全巡逻等任务是有利的。②可以增强抵御外界入侵的能力,作战过程中,机
器人士兵通过保持队形,可以抵抗多方向的入侵,增加自身安全性,群居动物按一定
队形行进可以有效抵抗掠食者的现象就是一例。③可以提高工作效率,如果选择的队
形适当,可以加快任务的完成。例如,多个机器人推箱子,机器人与箱子之间必须保
持一定的几何关系才能够将箱子推向期望的方向,类似的任务还有农作物收割、播种
等。另外,研究多机器人的队形保持问题,对于自动公路系统及战斗机编队薄康纫灿
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著名的研究有低澈虲系统。,把机器人与周边设备和计算机等连接起来的自治闩本名古屋大学的教授提出的低常扛龌魅丝梢宰灾鞯卦硕指导意义,因为它们的共同之处都是多个智能体协作实现共同的目标【啊俊总体来说,国内外对群体机器人的研究已取得了令人瞩目的进展,但与工业机器人相比,实用性尚有很大差距,需要解决以下几个方面的问题:绾问迪只魅烁鎏逯湎嗷ネㄐ藕拖嗷プ饔茫绾卧诟骰魅思浔泶铩⒚枋鑫侍猓纸夂头峙淙挝瘢绾伪Vせ魅嗽谛卸械男形P鳌拢幢3侄游榈亩有危魅吮舜酥淙绾问侗鸷徒饩龀逋弧课题研究解决的主要问题是通过无线局域网实现信息共享,以达到机器人间的协调和协作。通常协调是为了解决机器人之间的冲突和矛盾,对于自主移动机器人编队问题来说,冲突主要就是碰撞,即在同一时刻多个机器人不能处于同一位置;协作是指机器人通过一种机制合作完成