【技术实现步骤摘要】
任意位置多机器人编队成形控制方法、系统、设备及应用
本专利技术属于协同控制系统
，尤其涉及一种任意位置多机器人编队成形控制方法、系统、设备及应用。
技术介绍
近年来，随着科技的不断进步，机器人应用的领域和范围也在不断扩大。而单体机器人在获取信息的准确性、自身的鲁棒性以及控制设计等方面的能力都有所局限，并且社会化生产需求也在不断地提高，使得单个机器人将难以胜任一些复杂的、需要高效率处理的工作任务。因此，多机器人协作作为机器人新的应用方式引起广泛关注和研究。机器人编队是多机器人协作的基础，包括队形形成和队形控制两方面内容，其中多机器人编队控制初始过程也就是多机器人控制中的队形形成问题，成为了国内外学者研究的焦点。多移动机器人的编队运动，要求多个移动机器人形成编队同时运动到目标区域，并在运动过程中始终保持给定队形，安全地避开可能出现的障碍物。编队运动问题已在很多领域得到应用，例如在工业领域，人们控制多个移动机器人以特定队形搬运大的物体；在军事上，多个自主式小车被用于编队巡逻或侦察；在警务领域，人们控制多个移动机器人组...
【技术保护点】
1.一种任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述任意位置多机器人编队成形控制方法包括：/n多机器人属性初始化，计算多机器人编队队形形成所需力的最小点并确定理想队形位置坐标；/n设计多机器人编队队形，计算不同节点方位角所对应的理想队形位置坐标；/n定编队机器人所对应的目标点坐标位置，根据回溯算法确定机器人针对目标点的可能组合方案，找到机器人与期望目标点的最短距离和的最佳方案，确定各机器人对应的期望目标坐标位置；/n利用人工势场算法，结合编队机器人与对应期望目标点的位置差，在合力的作用下，实现多机器人的编队队形形成。/n
【技术特征摘要】
1.一种任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述任意位置多机器人编队成形控制方法包括：
多机器人属性初始化，计算多机器人编队队形形成所需力的最小点并确定理想队形位置坐标；
设计多机器人编队队形，计算不同节点方位角所对应的理想队形位置坐标；
定编队机器人所对应的目标点坐标位置，根据回溯算法确定机器人针对目标点的可能组合方案，找到机器人与期望目标点的最短距离和的最佳方案，确定各机器人对应的期望目标坐标位置；
利用人工势场算法，结合编队机器人与对应期望目标点的位置差，在合力的作用下，实现多机器人的编队队形形成。
2.如权利要求1所述的任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述任意位置多机器人编队成形控制方法的多机器人属性初始化：根据n个机器人的起始位置坐标，利用数学规划算法计算多机器人编队队形形成所需力的最小点，该点满足的条件是，在任意多个机器人所构成的几何图形内部，并且使任意机器人以最短路径到达其对应的期望目标位置。
3.如权利要求1所述的任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述任意位置多机器人编队成形控制方法的设计多机器人编队队形：以定义的mechanicalcenter为中心，根据编队队形需要，设置期望队形的边长d，并定义队形的第一个预定节点方位角确定正n边形的期望队形中各个节点Pi坐标，其表示为：
式中：
4.如权利要求1所述的任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述任意位置多机器人编队成形控制方法的确定编队机器人所对应的目标点坐标位置：由得到mechanicalcenter及期望队形中各顶点坐标，计算每个机器人分别到各个顶点的距离，根据回溯算法确定n个机器人针对目标点的可能组合方案，通过比较每组机器人分别到期望队形各个顶点的距离和，判断得到距离和最短的方案，确定其为最佳方案，确定每个机器人所对应的期望目标点坐标位置。
5.如权利要求1所述的任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述利用人工势场算法，结合编队机器人与对应期望目标点的位置差，在合力的作用下，实现多机器人的编队队形形成包括：基于人工势场法的移动机器人局部路径实现方法设置编队机器人与期望目标点之间的势场函数、根据人工势场法模型计算机器人的受力，计算得到机器人的运动航向角θk、编队机器人动态响应。
6.如权利要求5所述的任意位置多机器人编队成形控制方法，其特征在于，所述基于人工势场法的移动机器人局部路径实现方法设置编队机器人与期望目标点之间的势场函...
【专利技术属性】
技术研发人员：范鹏梅，胡核算，韩旭泰，马艳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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