局部控制策略下的多机器人协作追捕研究

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多机器人系统综合了多学科的发展成果,在一定程度上代表了高科技的发展前沿。多种智能机器人能够通过传感器感知环境和自身状态,在有障碍物的环境中面向目标自主运动,从而通过相互协作,彼此协调共同完成一定功能的任务。本文针对多机器人系统的追捕——逃跑问题,对于局部控制策略下的分布式围捕网络中出现“失效节点”导致围捕失败的情况,进行了初步的研究:首先,介绍了在多机器人系统相互协作围捕目标的过程中,针对围捕机器人利用与目标间的位置信息进行分布式追捕的情况,由于环境等诸多因素,比如障碍物、感知能力的局限等等,另外,目标机器人若采取一定的逃逸策略,导致追捕过程中围捕机器人失去目标的位置信息,最终发生围捕失败的情况。其次,针对多机器人系统协作追捕目标的分布式控制方法中,若干围捕机器人因失去主动逃逸目标的位置信息而导致围捕失败的情况,本文提出了一种融合循环追踪策略的分布式围捕控制算法。该算法确立了围捕机器人间的关系,避免了目标位置信息的丢失带来的影响,实现成功围捕目标,在此基础上,改进循环追踪策略,充分利用围捕机器人与前后相邻围捕机器人间的关系,更快地形成以目标为中心的动态圆周围捕队形。实验结果表明,该算法不仅实现了期望围捕队形,而且围捕消耗时间明显减少。最后,对于多机器人系统融合循环追踪策略协作追捕目标的控制方法中,相邻围捕机器人因失去目标位置信息而导致围捕效率低的情况,提出了一种基于拓扑结构的分布式围捕控制算法。该算法根据追捕过程中围捕系统形成的拓扑结构确定虚拟协作围捕机器人的位置,充分利用围捕机器人间的关系,从而减少了失效围捕机器人与前后协作机器人间的轨迹偏差,更快形成了以目标为中心的动态圆周围捕队形。仿真结果验证了所提方法的正确性。
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