[發明專利]一種實時分布式多機器人隊形控制方法、系統

在審

• 申請號: 202010578416.7
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111813108A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 力上民;韓旭泰;胡核算;馬艷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種實時分布式多機器人隊形控制方法，其特征在于，所述實時分布式多機器人隊形控制方法包括：

機器人對障礙物進行精確定位，當與其他機器人通信時需要將其探測到的情況通報，收到通報的機器人對收的信息和自己探測到的信息甄別和選擇；

機器人進行通信后檢索到兩障礙區的位置不同，則將其按兩障礙塊處理進行互補，分析后認為可通行區域為兩障礙區間的空白區域；機器人定位的障礙區一致，可通行區域也是一致的。

2.如權利要求1所述的實時分布式多機器人隊形控制方法，其特征在于，所述實時分布式多機器人隊形控制方法的隊形選擇，機器人確定前方最大可通行寬度D_max于機器人有安全半徑ρ的約束，所以D_max等于障礙區中可通行寬度減安全半徑的二倍，構成的隊形中，機器人前進方向上最大的寬度為D，則伸縮比：

當機器人之間的距離恰好是安全距離時，認定其伸縮比為d_min，d≥d_min；

伸縮比d的取值范圍分類為：d≥1、d＜1且d≥d_min、d＜d_min，與三種分類分別對應三種變換方式：零構變換、同構變換、異構變換；

零構變換：當d≥1時D_max≥D，說明障礙區中可通行區域的寬度遠遠大于機器人前進方向中最大的寬度；

同構變換：當d＜1時說明機器人保持原來的隊形已經不能夠通過障礙區，需要變換隊形，而d≥d_min則表明可以穿行的寬度大于機器人安全距離，即機器人縮小自己寬度通過障礙區；

異構變換：當d＜d_min時表明機器人系統在不改變原結構的情況下已經不能通過障礙區。

3.如權利要求1所述的實時分布式多機器人隊形控制方法，其特征在于，所述實時分布式多機器人隊形控制方法機器人目標隊形的幾何中心落在目標位置和障礙區中點的連線上，采用的模型預測控制在相鄰兩個采樣點間調節機器人的速度，將考慮運動學方程：

v_t＝v₀+at；

v₀＝0；

其中v₀表示機器人在目標點的速度，s是變換隊形過程中初始點和目標點的直線距離，v_t是機器人在當前位置的速度，為已知量；根據實際情況確定權重，尋找目標點的優化模型：

s.t. k_fm＝k_ft；

v_t＝at_c；

s_c＝||P_m-P_t||₂；

||P_m-O_α||₂≥ρ；

a∈[a_min，a_max]；

機器人到達目標點是速度從v_t降為0的運動過程，其中a和t分別表示機器人在此過程中的加速度和所花費的時間，w₁和w₂為其權重值，k_fm表示終點位置和可通行區中點連線的斜率，k_ft表示終點位置和目標位置連線的斜率，v_t為機器人在當前位置的速度，S_c為機器人從當前位置到達目標位置的直線距離，P_m和P_t分別表示目標位置和當前位置，P_f表示終點位置，t_s表示到達目標點后剩余的時間。