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基于一致性改进模型的多机器人编队运动规划方法

2021-07-12何晶晶赵征凡王晓华

西安工程大学学报 2021年3期

李 珣,何晶晶,赵征凡,严 冬,王晓华

(1.西安工程大学 电子信息学院,陕西 西安 710048;2.工业和信息化部 电子第五研究所,广东 广州 510610)

0 引 言

将多机器人系统(multi-robot system, MRS)应用到车间生产过程中是当前智能化车间升级的主要方式[1]。但是,当大量的移动机器人出现在有限的车间环境中时,特别是车间内存在固定工位,则留给机器人运动的空间将会非常有限,针对单个机器人的路径规划方法给予各个机器人的最优或次优路径将会极为相似,甚至重合。这样的情况使机器人运动过程中的相互扰动不可避免,这种扰动会因为机器人数量的增加而增加,降低了MRS运行效率。因此,如何将机器人个体间的信息与资源进行充分利用,对MRS的运动路径进行优化[2],降低多机器人的运动成本,提升系统的鲁棒性和容错能力[3-5],是当前多机器人编队研究的重点内容之一。

编队控制多个机器人,按照特定的要求保持个体之间的几何关系,对比单独控制机器人这种方式能够高效地控制MRS躲避静或动态障碍物到达目的地并且由于机器人的编队行进,其路径选择较多条机器人规划路径简单、行进过程的动作统一可以简化协同控制的方案[6-8]。因此,近年对于MRS的控制研究层出不穷,对于多机器人的编队控制方向的研究按照采用的方法可以分为:人工势场法、基于行为的启发式方法、领航-跟随方法以及基于图论的方法等。基于人工势场法的机器人编队控制,SONG等设计了3种势函数,目标是在实现编队一致性控制同时保证编队中机器人行进中能够顺利的避碰、避障[9],但是该方法对于环境的动态变化,难以应用于存在动态障碍物的环境中;……

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