一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法

摘要

本发明公开了一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法，首先领航机器人检测运行的前向区域是否有障碍物；如果无，则按原来队形继续运行；如果有，则多移动机器人系统进入避障状态，然后以广播的形式告知所有跟随机器人；最后跟随机器人根据存储的不同队形信息以及领航机器人广播的信息切换队形，并确定在编队队形中的位置；重复上述过程。本发明采用模糊编队及避障控制方法实现未知环境下的多移动机器人编队功能，并能有效的避开障碍物运行。领航机器人检测障碍物信息，并将队形切换信息广播到跟随机器人，通过队形切换达到避开障碍物目的，运用模糊编队控制方法避免了因建模误差带来的控制失准等问题，并且易于实现。

主权项

一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：领航机器人检测运行的前向区域是否有障碍物；S2：如果无，则按原来队形的编队状态继续运行；S3：如果有，则多移动机器人系统进入避障状态，并以广播的形式告知所有跟随机器人；S4：跟随机器人根据存储的不同队形信息以及领航机器人广播的信息切换队形，并确定在编队队形中的位置；S5：重发步骤S1‑S5；所述队形信息包括与领航机器人保持的距离和角度信息；所述避障状态采用领航机器人避障模糊控制，所述领航机器人避障模糊控制的控制策略获取的具体步骤如下：S311：通过安装在领航机器人不同方向的传感器获取障碍物的距离信息和方向信息；S312：将距离信息和方向信息输入到模糊推理机进行模糊计算得到模糊避障控制策略；S313：模糊控制策略反模糊化并输出；所述模糊避障控制策略包括转向信息和转速信息，所述转速信息为匀速，所述转向信息是通过以下模糊推理机来实现的：S321：根据左方、前方、右方三个方向上的传感器获取的障碍物距离信息和实际经验设定模糊推理规则库得到决策值：若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、近处、近处，则决策为右转μ₁；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、近处、远处，则决策为右转μ₂；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、远处、远处，则决策为右转μ₃；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、近处、近处，则决策为左转μ₄；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、远处、近处，则决策为左转μ₅；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、远处、远处，则决策为前行μ₆；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、近处、远处，则决策为左转μ₇；若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、远处、近处，则决策为前行μ₈；其中，左方、前方、右方均是障碍物相对于领航机器人的相对方向，所述近处、远处根据实际情况设定障碍物相对于领航机器人的距离；S322：按以下方式对输出的决策值进行计算得到模糊输出离散值：μ_TL＝μ₄∨μ₅∨μ₇μ_TR＝μ₁∨μ₂∨μ₃μ_TZ＝μ₆∨μ₈其中，TL、TR、TZ分别表示左转、右转、前行，符号∨表示max运算；S323：将模糊输出离散值组成模糊集合为μ＝{μ_TL,μ_TR,μ_TZ}，根据最大隶属度法得到控制量为max{μ_TL,μ_TR,μ_TZ}，其中，当TL的隶属度μ_TL最大时输出TL控制量让小车左转；当TZ的隶属度μ_TZ最大时，输出TZ控制量小车方向不变；当TR的隶属度μ_TR最大时，输出TR控制量小车右转。