基于密度交互的集群机器人自组织垃圾收集算法

作     者：向雅伦 雷小康 段中兴 段梦园 许明玉 XIANG Ya-lun;LEI Xiao-kangy;DUAN Zhong-xing;DUAN Meng-yuan;XU Ming-yu

作者机构：西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710311 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2024年第39卷第10期

页      面：3279-3288页

核心收录：

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] 

主　　题：集群机器人 集群清洁 密度驱动交互 垃圾收集 收缩机制 

摘      要：针对实际垃圾收集任务中垃圾常呈非均匀的斑块状分布的问题,提出一种基于密度交互的集群机器人自组织垃圾收集算法.首先,基于高斯核函数建立机器人邻域作业空间中垃圾分布以及邻居分布的空间密度场;然后,在密度信息驱动交互规则作用下,集群机器人通过边缘包围行为实现对垃圾斑块的环型包围;最后,配合面向粗粒度垃圾的平推收缩策略和面向细粒度垃圾的涡旋收缩策略,以群体协作的方式推动垃圾斑块向内聚拢,完成斑块状垃圾的收集任务.数值仿真以及真实集群机器人实验结果表明,所提出收集算法对单斑块、多斑块以及垃圾数量动态变化斑块均具有良好的收集效果,表现出优良的并行作业和自适应性能.