多移动机器人协调围捕与控制研究

• 作 者: 袁瑗
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 多机器人系统 动态规划场 局部感知 协调围捕 逃跑策略 通道决策算法

随着机器人应用领域的不断拓展，多机器人系统以其柔性、并行性及鲁棒性等特性受到普遍重视，围捕作为代表性的多机器人任务以其天然的动态性和对抗性成为研究热点。本文主要针对多移动机器人协调围捕与控制开展研究工作，主要内容如下：　　
首先，介绍了多机器人系统研究现状，同时综述了多机器人围捕方面的发展现状，并对研究背景和论文结构做了介绍。　　
其次，研究了基于位置分布的多机器人围捕问题，引入禁区和自由区概念，提出了无障碍物环境追捕机器人和入侵者等速条件下的通用围捕策略，以及成功围捕的充分必要条件，并利用李雅普诺夫稳定性理论进行了证明，同时分析了速度方向和障碍物对围捕的影响。　　
第三，提出用动态规划场描述环境信息的方法。动态规划场通过GAP-RBF网络或支持向量机学习得到，能直接计算已知环境中任意两点之间考虑障碍物情况下的近似最短距离。在此基础上，设计了基于动态规划场的多机器人围捕策略，基于感知范围内同伴信息的变化动态改变网络结构以提高协调性，最终实现对采用基于动态规划场逃跑策略的入侵者的围捕。　　
第四，提出一种基于局部感知的移动机器人目标跟踪方法。视觉、码盘、超声和红外传感器信息融合处理后，产生决策空间，得到障碍物分布点集，在此基础上，引入通道概念，提出可行通道决策算法选取合适的通道方向，实现未知环境下无碰的目标跟踪，同时应对可能出现的局部极小。　　
第五，提出一种基于模糊控制协调策略的多机器人围捕方法。追捕机器人根据局部感知获取的目标和左右最邻角同伴信息，选取不同的模糊控制器用以控制与同伴之间的夹角，进而结合基于局部感知的目标跟踪方法，实现对智能入侵者的协调围捕。　　
最后，论文对所取得的研究成果进行了总结，并阐述下一步的工作。