一种移动自主机器人的编队控制方法

摘要

本发明通过给在二维平面上运动的多自主移动机器人提供一种新的队形控制算法，使得每个机器人能独立执行至所需位置，从而收敛到预先给定的几何队形，且由于本发明提出的机器人队形控制算法，是基于此分布式方法所得到的优化方法，因此其不但能够解决广泛的目标队形控制问题，而且不是局限于特殊的目标几何队形，因此控制范围极广，且该算法能够严格从数学上证明收敛性，并且在同步算法中其收敛速度能给出一个上限，因此与目前所使用的基于经验和实验的控制算法相比更具有严谨性。

主权项

1.一种移动自主机器人的编队控制方法，具体控制步骤如下，其特征在于：1）进行系统初始化设置，记录当前机器人队形；2）各机器人根据目标队形及当前机器人队形得到相应的目标函数，再对该函数进行优化处理,得到最优目标函数，再根据所得最优目标函数求优化解，将优化解带入函数，使得每一个机器人产生一个对应的的最优移动策略；所述目标函数设定如下，假定在一个时刻机器人R_i是活跃的机器人，本地坐标系下的其他机器人的相对位置为，R_i相对于目标几何队形为，假定R_i将本地坐标的原点移动到了当前实际队形的重心上，并且把目标几何的重心放在原点，机器人R_i将实际机器人当前位置和目标位置进行规则排序，然后在当前实际机器人位置和目标位置之间，建立一个对应的函数，其中代表在目标机器人位置的虚拟机器人，表达当前机器人队形和目标队形之间的一个对应，向量表示对应排列的所有目标机器人的位置；在给定的情况下，机器人R_i根据目标机器人队形的重心位置进行移动旋转模拟，得到目标队形的机器人位置变化后的函数，其中是反时针旋转的旋转矩阵，是表示目标队形平移的向量，再根据上述函数及相关变量得到当前机器人队形和目标几何队形的相似度函数，其中是优化量；所述目标函数为求解当前机器人队形和目标几何队形的相似度函数的最小值函数；3）根据目标函数求最优解并得到最优目标函数值；4）所需活跃机器人根据最优移动策略移动相应的移动距离；5）根据所得结果，确定输出结果判断是否为所需结果，若是则输出成功，整个程序结束，若否则返回重新开始，并重新进行设定，并重新进行循环运动。