[發明專利]一種面向多移動機器人系統的模糊編隊及避障控制方法

有效

• 申請號: 201310402941.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103455033A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳剛;岳元龍;宋永端;林青;馮峨寧
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B13/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及機器人控制領域，特別涉及一種面向多移動機器人系統的模糊編隊及避障控制方法。

背景技術

機器人避障是指機器人導航過程中避開周圍的障礙物。隨著機器人技術的縱深發展及廣泛應用，對機器人的智能性提出了更高的要求。目前，移動機器人在實際問題中得到了越來越廣泛的應用。通過多移動機器人間的合作，可提高機器人系統在作業過程中的效率，進而當工作環境發生變化或機器人系統局部發生故障時，多移動機器人系統仍可通過本身具有的合作關系來完成預定的任務。然而，對不確定復雜環境、無法裝置各種監測設備或由機器人局部故障引起的網絡拓撲結構的變化沒有較好地解決方案，從而使多移動機器人系統的服務對象或工作環境受到限制。首先，以往對于多機器人系統的研究大多集中在環境條件已知、可裝置各種監測儀器的場景，機器人本身并沒有過多的傳感器、攝像頭等監測設備，因此無法自主的感知外界環境的變化；其次，以往的通信組網系統可以較好的實現多機器人之間的通信，但當系統中的機器人因故障而停止運行或無法正常工作時，其網絡拓撲結構應當改變而不能自主改變，這就會影響多機器人之間的協作。在動態避障實時控制過程中往往由于存在局部最優解，因此容易產生死鎖現象，因而可能使移動機器人在到達目標點之前就停留在局部最優點。或者不能精確地預測障礙物運動加速度，不便于避障的路徑規劃。

因此急需一種多移動機器人系統的動態避障、編隊控制方法。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種多移動機器人系統的動態避障方法，該方法采用一種模糊編隊及避障控制方法來實現多移動機器人系統的控制。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的一種面向多移動機器人系統的模糊編隊及避障控制方法，包括以下步驟：

S1：領航機器人檢測運行的前向區域是否有障礙物；

S2：如果無，則按原來隊形的編隊狀態繼續運行；

S3：如果有，則多移動機器人系統進入避障狀態，并以廣播的形式告知所有跟隨機器人；

S4：跟隨機器人根據存儲的不同隊形信息以及領航機器人廣播的信息切換隊形，并確定在編隊隊形中的位置；

S5：重發步驟S1-S5。

進一步，所述隊形信息包括與領航機器人保持的距離和角度信息。

進一步，所述避障狀態采用領航機器人避障模糊控制，所述領航機器人避障模糊控制的具體步驟如下：

S311：通過安裝在領航機器人不同方向的傳感器獲取障礙物的距離信息和方向信息；

S312：將距離信息和方向信息輸入到模糊推理機進行模糊計算得到模糊控制策略；

S313：模糊控制策略反模糊化并輸出。

進一步，所述模糊避障控制策略包括轉向信息和轉速信息，所述轉速信息為勻速，所述轉向信息是通過以下模糊推理機來實現的：

S321：根據左方、前方、右方三個方向上的傳感器獲取的障礙物距離信息和實際經驗設定模糊推理規則庫得到決策值：

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為近處、近處、近處，則決策為右轉μ₁；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為近處、近處、遠處，則決策為右轉μ₂；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為近處、遠處、遠處，則決策為右轉μ₃；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為遠處、近處、近處，則決策為左轉μ₄；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為遠處、遠處、近處，則決策為左轉μ₅；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為遠處、遠處、遠處，則決策為前行μ₆；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為遠處、近處、遠處，則決策為左轉μ₇；

若障礙物在左方、前方、右方的距離隸屬度分別為近處、遠處、近處，則決策為前行μ₈；

其中，左方、前方、右方均是障礙物相對于領航機器人的相對方向；所述近處、遠處根據實際情況設定障礙物相對于領航機器人的距離；

S322：按以下方式對輸出的決策值進行計算得到模糊輸出離散值：

μ_TL＝μ₄∨μ₅∨μ₇