基于改进人工势场法的多机器人编队避障

作     者：付雷 秦一杰 何顶新 刘智伟 FU Lei;QIN Yi-jie;HE Ding-xin;LIU Zhi-wei

作者机构：华中科技大学人工智能与自动化学院湖北武汉430074 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2022年第29卷第3期

页      面：388-396页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61973133) 

主　　题：多机器人 避障 改进人工势场 一致性编队 运动态势感知图 

摘      要：为解决多机器人系统在编队过程中的避障以及成员之间避碰问题,提出了基于改进人工势场(IAPF)的避障以及基于一致性的编队控制方法。为分析机器人的运动学,建立了数学模型,构造了运动态势感知图(MSAM),使机器人能够更好地感知周围环境信息以做出最佳决策;为解决人工势场法中的局部最小值与目标不可达(GNRON)问题,建立了旋转势场;为避免机器人之间的碰撞,设定了排斥势函数与机器人优先级模型。使用基于一致性的编队原理,设计稳定的拓扑结构,对多机器人进行编队控制。为证明所提算法的有效性,设计了一系列的仿真实验,最终证得该方法可有效解决多机器人系统在编队过程中的避障以及避碰问题。