多机器人编队及运动控制研究

论文摘要

本文以多机器人编队为研究对象,研究内容及成果如下:1.将leader-follower法与基于行为法相结合,提出一种混合式编队方法实现编队控制。提出使用队形矩阵和参考矩阵的方法来对队形进行描述,提出一种基于协商机制的队形形成方法,合理分派机器人在队形中的位置,有效提高多机器人队形形成速度。2.在多机器人编队路径规划问题中,考虑到机器人转向能力和行驶速度,对VFH （Vector Field Histogram）路径规划方法加以改进,使其更加适应机器人运动模型,并提出了改变拓扑结构和不变拓扑结构两种队形变换方法来进行避障,且在Player/Stage环境下进行了仿真。3.在多机器人围捕问题中,分别为猎物及追捕者设计了运动策略,运用多机器人编队,通过追击拦截的方式,进行多机器人围捕仿真实验,验证了所提出的混合编队方法的稳定性及所提出的围捕策略的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 多机器人技术的发展
• 1.2 多机器人系统体系结构和个体体系结构
• 1.2.1 群体体系结构
• 1.2.2 个体体系结构
• 1.3 多机器人系统国内外研究现状
• 1.4 仿真软件Player/Stage简介
• 1.5 本文内容与结构
• 第二章 多机器人编队与单机器人行为集设计
• 2.1 引言
• 2.2 多机器人编队简介
• 2.3 多机器人编队方法
• 2.3.1 典型多机器人编队方法
• 2.3.2 混合式多机器人编队方法
• 2.4 队形的表示方法
• 2.4.1 队形矩阵
• 2.4.2 参考矩阵
• 2.5 单机器人行为集的设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 多机器人队形形成
• 3.1 引言
• 3.2 队形形成问题
• 3.2.1 问题描述
• 3.2.2 问题分解
• 3.3 多机器人队形形成控制方案
• 3.4 队形形成仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 多机器人编队运动的路径规划
• 4.1 引言
• 4.2 多机器人路径规划
• 4.3 多机器人队形变换
• 4.4 多机器人编队运动仿真
• 4.4.1 机器人运动路径规划仿真
• 4.4.2 队形变换仿真
• 4.5 本章总结
• 第五章 多机器人围捕
• 5.1 引言
• 5.2 围捕问题概述
• 5.3 实现围捕任务的整体方案
• 5.3.1 具体问题描述
• 5.3.2 搜索策略
• 5.3.3 猎物运动策略
• 5.3.4 围捕群体运动策略
• 5.4 围捕任务仿真
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 致谢
• 参考文献