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多机器人队列曲线运动研究

作　者: 余婷
导　师: 梁阿磊
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 多机器人曲线移动队形控制局部行为序列通信代价最优多Leader-follower
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着多机器人技术的发展、多机器人应用领域的扩展,多机器人系统正以其柔性、并行性及鲁棒性等优点而受到普遍重视。机器人编队移动技术属于多机器人系统的几何问题,近年来在军事侦察、搜寻、排雷、编队飞行、空间探测等领域的应用日益增加,成为多机器人系统研究中一个非常活跃的研究方向。传统的基于全局定位技术的多机器人编队移动方法,过分依赖周边环境和定位设备。并且在实际行走当中,不能根据道路形状或者障碍物,进行任意弧度的旋转和转弯,缺乏灵活性。针对这个问题,本文从策略层面研究了分布式环境下多机器人保持队形的曲线移动技术。本文首先对多机器人系统的相关基础知识进行介绍。其次提出基于局部行为序列的多机器人曲线移动技术,解决分布式环境下多机器人保持队形行走任意曲线的问题。最后对该技术的Leader选择问题进行扩展研究,提出了单Leader和多Leader情况下的Leader选择策略。本文使用VS2005平台进行算法仿真实验。针对缺乏全局坐标系的情况下行走任意曲线的问题,本文提出了基于局部行为序列的多机器人曲线移动技术。采用Affine变换的思想规划了多机器人队列的轨迹,使得多机器人队列可以保持队形行走任意曲线。利用Leader-Follower策略获得需求行为路径,生成了局部行为序列,使得多机器人队列可以分布式地维持队形。针对单Leader的有效选择问题,本文提出了单Leader最优代价选择策略,使得多机器人系统的通信代价最小。并进一步给出最优距离选择策略,降低算法时间复杂度。针对单Leader在实际通信环境下距离、通信协议、频率、带宽的限制问题,本文提出了多Leader最优数量选择策略,使得多机器人系统可以在最少数目Leader的情况下,保持系统良好的连通性。进而又提出了多Leader最优路由选择策略,使得生成的多机器人系统路由路径所需通信代价最小。

多机器人队列曲线运动研究

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