动态环境下的多机器人编队控制方法的研究.pdf

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1、第31卷第12期计算机仿真2014年12月文章编号：1006—9348(2014)12—0384—04动态环境下的多机器人编队控制方法的研究付帅(东北师范大学人文学院，吉林长春130117)摘要：多机器人编队控制是研究机器人协调合作问题的基础。在诸多的编队方法中，传统人工势场法以其算法简单，易于实现等特点被广泛应用于机器人避障。但上述方法无法适应动态未知环境，并且存在着局部极小问题，为解决上述问题，提出一种改进的人工协调场方法，即在排斥力的垂直方向增加一个协调力，从而消除零势能点，克服局部极小。同时与领航一跟随法结合，将编队信息预先存储在领航机器人中，通过队伍行进中领航者所发出的位置信

2、息，跟随者保持队形，不仅可以达到灵活躲避动态障碍物，同时可以保持队形稳定。最终在TEAMBOTS平台上进行了仿真，结果证明了改进方法的有效性，实现了动态环境中的多机器人编队的灵活控制。关键词：动态障碍物；改进人工协调场；局部极小问题中图分类号：T1)39文献标识码：BResearchonControllingMethodofMulti——RobotFormationunderDynamicEnvironmentFUShuai(CollegeofHumanitiesandSciences，NortheastNormalUniversity，ChangchunJilin130117，Chi

3、na)ABSTRACT：Muhi—robotsformationcontrolisthefoundationofcoordinationandcooperationofrobotproblem．Inthepaperanmethodbasedonartificialcoordinatingfield(ACF)Wasproposed，whichovercomestheproblemoflocalminimathroughaddingcoordinationintherepulsiveforceofverticaldirection．Inaddition，themethodofPilot—F

4、ol—lowingWasimproved．FormationinformationWaspre—storedinthepilotrobot．Throughthepositioninformationsentbypilotrobotduringtheprocession，followerCankeeprank，whichnotonlyachievesaflexibleavoidanceofdynamicobstacleand，butkeeptherankstableandfinallysimulationscanbecarriedoutwithsimulationsystemofTEAM

5、-BOTS．Experimentalresultsvalidatetheavailabilityandtheeffectivenessofthemethod，andachievetheflexiblecon—trolofformationofmulti—robotsindynamicenvironment．KEYWORDS：Dynamicobstacle；ImprovementofACF；Localminimaproblem1引言近些年来，在计算机技术、网络技术和传感器技术迅速发展的过程中，机器人学也进入了一个崭新的研究领域。越来越多的专家学者在此领域贡献着自己的力量，使得机器人的研究

6、发展越来越成熟，遍及了工业、国防、农业、海洋开发等各个领域。而在机器人学的研究中，多移动机器人系统的协调问题已成为研究热点，而编队控制是研究协作问题的一个基础，编队控制，顾名思义，是指多移动机器人在向目标点基金项目：吉林省教育厅“十二五”科技技术研究项目(吉教科合字[2014]第634号)收稿日期：2014—06—18修回日期：2014—07—18．---——384—---——运动的过程中，既要保持一定的几何队形，又要躲避环境中障碍物的一种控制技术。在不同的编队任务中，对队形的要求和保持队形的任务是不同的，所以对环境的要求也不一样。在动态未知环境中，动态障碍物的存在大大影响了机器人对周

7、围环境的感知，因此便加大了机器人与环境中障碍物及机器人之间碰撞的几率。如何根据局部的信息做出合理的避障决策是研究的关键。机器人编队控制主要分为两类：①集中控制，是通过一个集中控制单元来监督整个队伍中的每个机器人的运动行为。②分布控制则是在队伍中的每个机器人都有自主行为，利用周围环境信息决定自身的运动。目前，使用最为广泛的多机器人编队控制方法有：1)行为法⋯。此方法主要是通过局部控制策略及机器人自身所存在的行为在需求时产生群体所需的集体行为。该方