一种基于ROS的多智能体分布式编队控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ROS的多智能体分布式编队控制系统及方法，包括智能体组以及实验环境初始化、上位机ROS环境、通信与处理、测量、控制算法五个模块；实验环境初始化模块进行节点以及位置初始化，通过上位机ROS环境模块发布开始编队指令；根据编队算法将初始位置最前方的智能体作为领航者，其余作为跟随者，领航者接收信息，通过处理模块发布移动指令；同时领航者记录自身的速度信息，计算出当前的实时位置信息；通信模块将信息广播给跟随者；跟随者运行一致性算法，驱动智能体运动，实现编队控制；同时跟随者记录自己的实时位置，并广播给跟随者子节点，通过分布式通信实现编队。本发明专利技术能够对多个智能体进行快速、高效的编队控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROS的多智能体分布式编队控制系统及方法


[0001]本专利技术属于多智能体智能控制
，特别是一种基于ROS(Robot Operating System，机器人操作系统)的多智能体分布式编队控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，机器人的数量快速增长，并逐步进入到人类生活的各个领域。机器人有灵活的特性，因为其有特稿生产力、增加安全性、便于控制和维护的特点广泛地应用于了工业生产环境以及科学研究当中。但是面对日渐复杂的工作环境，单个机器人不能很好的承担工作，难以满足更加复杂的要求。为了适应日益复杂的工作环境，提出了通过个体的行为结合实现整体系统的协作的多机器人系统。多机器人系统的出现弥补了单个机器人能力上的不足，提高了工作效率。
[0003]单个智能体可视为独立的简单计算机系统，其受限于单机计算瓶颈，可处理的问题有限。然而，将一个复杂的问题拆分并分配给每一个智能体，这些多智能体之间依赖于通信网络建立连接进行信息交互及协调，从而可以实现预期的复杂任务，其能力远超过一般的单一智能体。与传统的集中式一致性优化方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ROS的多智能体分布式编队控制系统，其特征在于，包括实验环境初始化模块、上位机ROS环境模块、通信与处理模块、测量模块、控制算法模块和智能体组，其中：所述实验环境初始化模块，用于在实验环境中标定智能体的初始位置，并且与上位机ROS环境模块初始化的智能体位置相对应，发出开始编队指令至上位机ROS环境模块；所述上位机ROS环境模块，用于初始化ROS环境中智能体位置，管理各个智能体节点，发布领航者的位置；所述通信与处理模块，包括主机以及主机内设置的处理模块、通信模块，通过串口通信实现智能体之间的信息交互，以及智能体和上位机ROS的信息交互；通过处理模块实现基于目标位置信息的线速度角速度计算，实现智能体的分布式控制；所述测量模块包括惯性测量单元，用于计算任意时刻智能体的实时位置；所述控制算法模块，基于一致性算法完成多个智能体的编队控制；所述智能体组，由多个能够移动的智能体构成，这些智能体按照领航跟随法实现编队算法，一个智能体作为领航者，其余智能体作为跟随者进行跟随，通过这种方式构建领航跟随者模型，每个智能体根据测量模块计算自己的实时位置，通过通信模块获得目标位置，根据这些数据执行一致性算法，完成编队任务。2.如权利要求1所述的基于ROS的多智能体分布式编队控制系统，其特征在于，所述实验环境初始化模块，包括智能体的初始位置标定，根据上位机ROS环境模块初始化的智能体位置，按照坐标对应关系的比例进行放置；所述上位机ROS环境模块下达开始编队指令后，通过无线局域网和领航者进行互连，发送执行指令给领航者，领航者通过通信模块接收上位机ROS环境模块发送的执行指令。3.如权利要求1所述的基于ROS的多智能体分布式编队控制系统，其特征在于，所述测量模块，采用型号为MPU9250的惯性测量单元，由三个加速度计和三个陀螺仪构成，能测得x、y、z三轴方向的角速率以及加速度，根据运行时间进行位置的实时计算，并且将实时的计算位置反馈给主机内的处理模块作记录。4.如权利要求1所述的基于ROS的多智能体分布式编队控制系统，其特征在于，所述通信与处理模块，采用树莓派4B主机，该主机配备独立运行在智能体上的ROS系统，用来接收处理其他智能体发送的信息，并且根据自己的测量模块实时的记录自己的位置；把自己的信息和目标的信息作为输入量，运行一致性算法；利用通信模块将自己的信息广播到其他智能体。5.如权利要求1所述的基于ROS的多智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：马倩，徐志浩，金鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：