[發(fā)明專利]可擴(kuò)展集群微粒機(jī)器人自組織協(xié)同跟蹤控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911130970.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN110750093B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余伶俐;況宗旭;王正久;周開軍;霍淑欣;白宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟

1.一種可擴(kuò)展集群微粒機(jī)器人自組織協(xié)同跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)初始化各微粒機(jī)器人的位置、膨脹收縮周期T、運(yùn)動(dòng)控制周期T_c、一組微粒機(jī)器人的數(shù)目n、距離更新周期預(yù)瞄點(diǎn)更新周期選取一個(gè)微粒機(jī)器人作為預(yù)瞄機(jī)器人，預(yù)瞄機(jī)器人需要預(yù)先存儲(chǔ)需要跟蹤的期望路徑以及期望路徑起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)；

2)預(yù)瞄機(jī)器人計(jì)算自身位置(x_p,y_p)與終點(diǎn)的距離DisToEnd；若DisToEnd＜ε，向群體廣播已達(dá)到終點(diǎn)，結(jié)束；否則，預(yù)瞄機(jī)器人在期望路徑上選取預(yù)瞄點(diǎn)(x_pre,y_pre)，并向群體廣播預(yù)瞄點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)設(shè)置預(yù)瞄機(jī)器人的0號(hào)計(jì)時(shí)器初始時(shí)間0號(hào)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；ε表示終止距離閾值；

3)各微粒機(jī)器人計(jì)算自身的位置與預(yù)瞄點(diǎn)之間的距離Dis_i，i表示第i個(gè)微粒機(jī)器人；各微粒機(jī)器人向群體廣播距離信息，同時(shí)接收其他微粒機(jī)器人的距離信息，比較得出最短距離Dis_min；對(duì)于某一微粒機(jī)器人，根據(jù)該微粒機(jī)器人與預(yù)瞄點(diǎn)的距離Dis_i、最短距離Dis_min，計(jì)算該微粒機(jī)器人的響應(yīng)序列S_i，根據(jù)響應(yīng)序列S_i計(jì)算得到該微粒機(jī)器人的喚醒時(shí)間并設(shè)置1號(hào)計(jì)時(shí)器初始時(shí)間1號(hào)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；判斷是否滿足，如果是則進(jìn)入步驟4)，否則該微粒機(jī)器人繼續(xù)等待；

4)設(shè)置2號(hào)計(jì)時(shí)器初始時(shí)間2號(hào)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)停止計(jì)時(shí)，繼續(xù)以下操作：集群機(jī)器人中各微粒機(jī)器人根據(jù)其響應(yīng)序列S_i與1號(hào)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間計(jì)算本機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)時(shí)間根據(jù)微粒機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)時(shí)間依次更新各微粒機(jī)器人半徑R_i，通過微粒機(jī)器人膨脹收縮產(chǎn)生力的作用，驅(qū)動(dòng)微粒機(jī)器人跟蹤期望路徑；

5)判斷是否滿足，若是則返回步驟2)；否則判斷是否若是則返回步驟3)，否則返回步驟4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展集群微粒機(jī)器人自組織協(xié)同跟蹤控制方法，其特征在于，所述期望路徑y(tǒng)＝A₃x³+A₂x²+A₁x¹+A₀；其中A₃,A₂,A₁,A₀為三次方系數(shù)，x為期望路徑的橫坐標(biāo)且x∈[x₀,x_f]，(x₀,y₀)為期望路徑起點(diǎn)，(x_f,y_f)為期望路徑終點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展集群微粒機(jī)器人自組織協(xié)同跟蹤控制方法，其特征在于，步驟1)中，初始化后的各微粒機(jī)器人的位置滿足如下條件：每個(gè)微粒機(jī)器人至少有2個(gè)微粒機(jī)器人與之相切，且不與任何微粒機(jī)器人相交,且每行微粒機(jī)器人不少于3個(gè)、每列機(jī)器人不少于3個(gè)；預(yù)瞄機(jī)器人初始化放置在期望路徑上的非終點(diǎn)的任意位置，其他微粒機(jī)器人圍繞預(yù)瞄機(jī)器人放置。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可擴(kuò)展集群微粒機(jī)器人自組織協(xié)同跟蹤控制方法，其特征在于，步驟2)中，預(yù)瞄機(jī)器人在期望路徑上選取預(yù)瞄點(diǎn)(x_pre,y_pre)的具體過程包括：

1)確定期望路徑上距離預(yù)瞄機(jī)器人當(dāng)前位置(x_p,y_p)最近的點(diǎn)(x_near,y_near)；

2)計(jì)算最近的點(diǎn)(x_near,y_near)的曲率C；

3)根據(jù)曲率C計(jì)算預(yù)瞄距離l；

4)根據(jù)最近點(diǎn)(x_near,y_near)與預(yù)瞄距離l確定預(yù)瞄點(diǎn)(x_pre,y_pre)：