[發明專利]基于模糊邏輯的多機器人路徑規劃與協調避碰方法

無效

• 申請號: 201310237585.4
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103324196A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 高翔;蘇青
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/418
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

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技術領域

???本發明涉及一種多機器人路徑規劃與協調避碰方法，尤其涉及一種基于模糊邏輯的多機器人路徑規劃與協調避碰方法。

背景技術

路徑規劃是移動機器人導航技術中不可缺少的重要組成部分，它要求機器人根據給予的指令及環境信息自主的決定路徑，避開障礙物，實現任務目標。路徑規劃是移動機器人完成任務的安全保障，同時也是移動機器人智能化程度的重要標志，尤其是在機器人硬件系統的精度在短期內不能得到解決的情況下，對路徑規劃算法的研究更顯得尤為重要，這將從根本上改變移動機器人的導航性能，將提高移動機器人的智力水平，減少移動機器人在移動過程中存在的不確定狀態，提高移動機器人移動的速度及活性，為開發高智能的遠距離搬運機器人、探測機器人、服務機器人、汽車自動駕駛系統打下基礎。

隨著機器人技術的發展，單個機器人的能力、魯棒性、可靠性、效率都有很大的提升，但是面對一些復雜的、需要高效率的、并行完成的任務時，單個機器人則難以勝任。為了解決這類問題，機器人研究一方面進一步開發智能更高、能力更強、柔性更好的機器人，另一方面在需要在多機器人研究領域進行更多的、更全面的探索。其中，多機器人的路徑規劃和協調避碰方面研究更是多機器人研究領域尤其重要與棘手的，如何在實現單個機器人完成路徑規劃的任務的基礎上，實現多機器人之間的協調避碰是多機器人導航最重要的任務之一，也是多移動機器人研究的基礎性問題之一。

????上述問題是在多機器人路徑規劃與協調避碰過程中應當予以考慮并解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于模糊邏輯的多機器人路徑規劃與協調避碰方法解決現有技術中存在的面對一些復雜的、需要高效率的、并行完成的任務時，單個機器人則難以勝任的問題，為了解決這類問題，如何在實現單個機器人完成路徑規劃的任務的基礎上，實現多機器人之間的協調避碰的問題。

本發明的技術解決方案是：

一種基于模糊邏輯的多機器人路徑規劃與協調避碰方法，包括以下步驟：

步驟一，根據模糊控制理論建立機器人運動的模糊控制器，并且確立模糊控制器的輸入變量和輸出變量；

步驟二，利用步驟一中確定的模糊控制器中的輸入變量和輸出變量，用語言描述出模糊控制器的輸入變量和輸出變量；

步驟三，根據模糊控制理論確立定性推理原則，根據迷糊控制器的輸入信號和輸出信號，建立模糊控制規則；

步驟四，選取各輸入語言變量和輸出語言變量的隸屬度函數，即確定輸入變量和輸出變量的關系，使得在收到輸入變量時計算得出輸出變量；

步驟五，由上述過程求取得出的各個模糊變量，進行解模糊化，按照隸屬度函數最大原則進行表決，對機器人進行相應的動作，完成單個機器人路徑規劃的任務；

步驟六，在上述步驟的基礎上，將機器人看成是動態的前方障礙物，選取相對應的模糊規則，實現多機器人路徑規劃與協調避碰的任務。

優選地，所述步驟一中所述模糊控制器以及確立模糊控制器的輸入變量和輸出變量，是以模糊控制理論的方法建立的，具體步驟為：

步驟1a：根據機器人的長寬高等相關尺寸，搭建機器人模型；

步驟1b：在移動機器人本體導航系統中，一般裝有聲納傳感器或者激光傳感器的視覺系統，能夠測量機器人前方180度范圍內的障礙物信息；將機器人視覺系統能夠掃描的前方180度的范圍平均分為正前方障礙物信息F、左前方障礙物信息L、右前方障礙物信息R三部分，再將上述三部分每個分為三個20度的小部分，分別為???????????????????????????????????????????????、、、、、、、和，機器人的傳感器能夠分別測出上述9個小部分的障礙物信息，障礙物信息包括障礙物的距離信息，障礙物信息作為模糊控制器的輸入變量；

步驟1c：輸入變量還包括目標方向信息，即機器人與目標點的相對角度：，其中，（）為機器人的目標點坐標，為機器人在當前狀態下的方向角，（）為機器人的當前坐標；

步驟1d：確定輸出變量，即機器人的轉向角度，機器人的轉向角度為機器人下一步需要轉向的角度。

優選地，所述步驟二中模糊控制器的輸入變量和輸出變量，是以模糊控制理論的方法進行語言描述的，具體步驟為：

步驟2a：將模糊控制器的輸入變量包括障礙物信息和目標信息，障礙物信息包含、、、、、、、和九個變量，上述九個模糊變量的模糊集合可取為小距離S、中距離M、大距離L；