罗家祥,关振峰,刘海明,蔡 鹤,高焕丽,黄 杰

(华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510640)

1 引言

近年来,集群运动研究受到各领域研究者的广泛关注,探索集群中个体的运动模型是集群运动研究的核心问题.自然界广泛存在大量单个个体通过局部相互作用自行聚集成特定形状的例子[1].例如鸟群可以通过与相邻个体交互形成编队[2].受此启发,基于个体运动规则的机器人编队研究成为集群运动研究的热点[3].

机器人编队任务是指机器人个体在仅存在局部交互的条件下整个群体能够形成并维持给定队形[4–5].机器人编队设计方法主要有:领航–跟随法[6–8]、基于行为法[9–10]、虚拟结构法[11–12].其中领航–跟随法通过设置领航者,让跟随者跟随领航者以形成队形,例如:Du等[13]提出了一种基于有限时间观测器的分布式领航–跟随控制策略,该策略首先利用能在有限时间内收敛的观测器估计领航者有限时间内的状态,并基于上述估计设计能在有限时间内跟随领航者状态的有限时间控制器,该方法能够很好的实现对领航者将来位置的估计和跟踪.虽然领航–跟随法在实现上最简单但是需要确定固定领航者;基于行为法对机器人各种状态分别确定行为,例如:Xu等[14]提出了基于分类的初始编队位置搜索方式来实现初始编队的形成,接着通过基于行为法进行编队移动和避障等操作,但是该方法需要一个主控单元来完成初始编队的计算任……