一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法。本发明专利技术首先引入虚拟机器人，建立虚拟机器人的动力学模型。该虚拟机器人可沿障碍物的边缘运动；然后，根据合作控制理论，在滚动优化的框架下，通过实际机器人与虚拟机器人之间的安全距离，实际机器人与虚拟机器人速度一致性、以及实际机器人到达目标位置的距离，构建成本函数；求解成本函数获得机器人的运动控制序列，并将第一个控制信号作用到机器人上，控制机器人安全有效运行。本发明专利技术弥补了传统局部路径规划方法的不足，降低了传统局部路径规划方法的复杂性，避免了机器人“陷入”环境中非目标位置，可以在动态不确定环境下，免碰撞的到达指定的目标位置。

A method of robot rolling optimal control based on cooperative control mechanism

The invention relates to a rolling optimization control method of a robot based on cooperative control mechanism. The invention firstly introduces a virtual robot, and establishes a dynamic model of the virtual robot. The virtual robot along the edge of the obstacle motion; then, according to control theory, in the framework of rolling optimization, the safety distance between the actual robot and virtual robot, robot and robot virtual actual speed consistency, and the actual robot to reach the target position of the distance, construction cost function; cost function for solving robot the sequence of motion control, and a first control signal to control the robot, safe and effective operation of the robot. The invention overcomes the shortcoming of the traditional local path planning method, reduces the complexity of traditional local path planning method, avoids the non target position of the robot \into\ environment, can be in a dynamic uncertain environment, to avoid collision to reach the designated target position.

【技术实现步骤摘要】
一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法
本专利技术属于自动化
，涉及一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法。
技术介绍
路径规划问题是机器人领域中的基础问题之一，相应的机器人路径规划技术则成为机器人运动控制中的一项基础技术。该项技术主要是控制机器人能够安全有效地从初始位置到达指定的目标位置。根据环境信息是否已知，可分为全局路径规划技术和局部路径规划技术，特别是局部路径规划技术，由于涉及到了未知动态环境，使得该技术一直以来受到全世界的强烈关注。传统的局部路径规划技术将“规划”和“控制”分开，也就是说，先完成机器人感知范围内的路径设定，然后采用轨迹跟踪控制方法控制机器人沿着路径运动。但此类技术计算相对复杂，不能有效控制机器人工作在动态不确定环境中，使得机器人可能会“陷入”环境中非目标位置，在此背景下，本专利技术弥补了此技术的不足之处。
技术实现思路
本专利技术的目标是针对现有技术的不足之处，提出一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法，具体是引入虚拟机器人，使得该虚拟机器人可以沿着障碍物的边缘运动；在此基础上，基于合作控制理论，在滚动优化的框架下，建立成本函数；求解成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法，该方法包括以下步骤：(一)建立实际机器人与虚拟机器人的动力学模型；具体方法是：①建立实际机器人的动力学模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于合作控制机制的机器人滚动优化控制方法，该方法包括以下步骤：(一)建立实际机器人与虚拟机器人的动力学模型；具体方法是：①建立实际机器人的动力学模型：其中：u(k)是实际机器人在第k时刻的控制信号；x(k)是实际机器人在第k时刻的位置；x(k+1)是实际机器人在第k+1时刻的位置；v(k)是实际机器人在第k时刻的速度；v(k+1)是实际机器人在第k+1时刻的速度；②建立虚拟机器人动力学模型：其中：是虚拟机器人在第k时刻的位置；是虚拟机器人在第k时刻的速度；P是2×2转换矩阵；I是2×2单位矩阵；yk是实际机器人检测范围内障碍物边缘上的任意一点位置；ak是过点yk的单位法向量；上标T表示矩阵的转置；(二)基于合作控制理论，在滚动优化的框架下，建立成本函数，具体方法是：①基于合作控制理论，建立实际机器人和虚拟机器人之间安全距离的成本函数：其中：d是预先给定的安全距离；是第j个虚拟机器人在第k时刻的位置；||·||表示2范数；M是虚拟机器人的个数；②基于合作控制理论，建立实际机器人与虚拟机器人速度一致性成本函数：其中：是第j个虚拟机器人在第k时刻的速度；③建立实际机器人与目标位置的成本函数：||x(k)-G||(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕强，陈跃跃，陈迪龙，石厅，张波涛，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33