[發明專利]用于多機器人系統的追蹤控制方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202011177473.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112327840B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 秦家虎;張聰;馬麒超;李曼
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/12;B25J9/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供一種用于多機器人系統的追蹤控制方法，包括：建立多機器人系統中各機器人之間的通信拓撲圖；在無外部攻擊的情況下，根據追蹤目標的位置向量及檢測噪聲構建各機器人的檢測模型，其中，追蹤目標為運動的追蹤目標；在有外部攻擊的情況下，根據檢測模型及外部攻擊的干擾信號構建受到攻擊的機器人的攻擊模型；針對于每一機器人，基于通信拓撲圖確定與該機器人通信的其它機器人，根據攻擊模型、該機器人的運動信息及其它機器人的運動信息設置該機器人的控制輸入信號；根據控制輸入信號控制所述機器人對目標進行追蹤。本公開還提供一種用于多機器人系統的追蹤控制裝置、一種電子設備及一種可讀存儲介質。

技術領域

本公開涉及多機器人控制領域，尤其涉及一種用于多機器人系統的追蹤控制方法、裝置、設備及介質。

背景技術

多移動機器人系統是指由多個互相之間可以通信的可移動機器人構成的系統。這些機器人通過信息交互和信息融合來合作完成某一指定的任務。與單個機器人相比，多機器人系統能夠完成其無法完成的任務，并且具有靈活，高效，覆蓋范圍廣，抗干擾能力強等優勢。

多機器人編隊控制問題是多機器人協同控制研究領域一個具有代表性的問題。它是指多機器人在群體運動中能夠克服環境障礙執行作業任務并保持著期望的幾何隊形，同時編隊群體能夠沿著一定軌跡或者路徑運動。該問題在工業、軍事、航天、娛樂等領域有著廣泛的應用。在多機器人系統的編隊控制問題中，追蹤控制問題時一個非常重要的基本問題。要實現整個系統的追蹤控制，機器人之間的信息交流起著至關重要的作用，只用通過這種信息的交互，機器人個體才能直接或者間接的獲得要追蹤的目標的完整位置信息，從而完成追蹤任務。因此獲得正確的目標信息是實現追蹤控制的關鍵。而在實際的場景中，物理環境帶來了各種各樣的不可抗因素以及一些敵對者制造的惡意攻擊會使系統中的個體獲得的目標信息產生偏差甚至完全偏離正確信息，從而破壞追蹤過程的正常運行。因此，對于追蹤算法的研究應該將這些內容考慮進來，盡可能的使得所設計的追蹤控制器能夠抑制外部不良因素以及惡意攻擊的影響，具有更好的適應性。

目前已經有一些彈性追蹤控制方法，但它們針對的多是固定目標，也就是使多機器人系統的個體都能夠達到某一固定位置。相對來說，對于運動目標的追蹤是更加一般化的且更具有實際應用意義的問題，同時也具有更大的挑戰性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于現有的技術問題，本公開提出一種用于多機器人系統的追蹤控制方法、裝置、設備及介質，用于至少部分解決上述技術問題之一。

(二)技術方案

本公開第一方面提供一種用于多機器人系統的追蹤控制方法，包括：建立多機器人系統中各機器人之間的通信拓撲圖；在無外部攻擊的情況下，根據追蹤目標的位置向量及檢測噪聲構建各機器人的檢測模型，其中，追蹤目標為運動的追蹤目標；在有外部攻擊的情況下，根據檢測模型及外部攻擊的干擾信號構建受到攻擊的機器人的攻擊模型；針對于每一機器人，基于通信拓撲圖確定與該機器人通信的其它機器人，根據攻擊模型、該機器人的運動信息及其它機器人的運動信息設置該機器人的控制輸入信號；根據控制輸入信號控制機器人對目標進行追蹤。

可選地，將檢測模型構建為：

y_n(t)＝H_nθ_t+w_n(t)

其中，y_n(t)為機器人獲得的檢測信息，H_n為檢測矩陣，θ_t為追蹤目標的位置向量，w_n(t)為檢測噪聲，t為時刻，n表示機器人的編號。

可選地，攻擊模型構建為：

y_n(t)＝H_nθ_t+a_n(t)+w_n(t)