连通性约束的多机器人集合及导航

摘要

本论文所述研究提出一种新的多机器人协调控制策略,用有界的控制输入,解决在存在障碍坏境下,连通性约束的多机器人协调控制问题。本研究的主要内容包含以下三个方面:
　　 首先,我们建立了在障碍环境中,连通性约束下的多机器人协调控制系统模型。基于圆盘通信模型,利用机器人之间的几何关系进行连通性约束建模。同时,利用机器人与障碍物之间的几何关系进行避障建模。这两个重要约束被很好的考虑到本文的多机器人协调集合和导航任务中。
　　 其次,本文提出了一种新型的有界输入的控制器。该控制器能够实现在存在障碍环境下的多机器人集合任务,同时保持机器入网络的连通。已有的用于多机器人集合任务的控制方法,通常只能用于无障碍环境下的多机器人集合任务。相比已有的多机器人集合控制器,本文提出的控制方法解决了障碍环境下,连通性约束的多机器人集合任务。只要多机器人网络在初始状态下是连通的,本文所提出的控制方法能够保证该多机器人系统能够在任务执行过程中总是保持连通的。同时,仿真及实验证明了本文所述控制方法的有效性。
　　 第三,一种新型的用于存在障碍环境中多机器人导航,并且维持多机器人网络连通性的控制方法进一步被提出。在本文所提出控制器的驱动下,多机器人系统中的每个机器人都能避开障碍物,到达各自目标位置,同时保持多机器人网络的连通。
　　 这篇论文对机器人领域一个重要贡献在于,本文提出了一种有界的,用于解决连通性约束的多机器人协调控制策略,同时,该控制器还有避障的能力,并且,该控制器被成功应用在多机器人集合及导航问题。