[发明专利]多移动机器人局部跟随控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是一种多移动机器人的局部跟随控制方法，用于多机器人系统。

背景技术

受人类社会通过社会分工与协作完成一系列复杂任务的启发，一些任务需求多个机器人在执行任务的过程协调协作以提高整体性能。与单个机器人相比，多机器人系统具有一些优点：利用多机器人系统的空间分布特性，通过多个机器人并行工作以提高完成任务的效率；利用多机器人系统内各种资源的共享来弥补个体能力的不足，扩大完成任务的能力范围；利用多机器人系统功能分布、资源分布的特点来降低单个机器人系统的成本和系统设计的难度，减少执行危险任务过程中的损失。近年来，多机器人系统的研究受到越来越多的关注，在多机器人群体体系结构、感知与多传感器信息融合、通讯机制、学习、运动规划、任务分配、冲突消解、协调机理等方面开展了深入的研究工作。

多机器人跟随任务是一类典型的多机器人任务，在军事、安保等方面具有重要的应用前景。通过通讯方式获取其它机器人的相关信息进而实现有机的协调是广泛采用的方法，然而在通讯质量差，尤其是通讯失效的场合下，基于通讯的方式受到限制，因此，有必要依靠机器人自身的能力通过局部感知的方式获取其它机器人的信息进而保证机器人间的协调。

发明内容

本发明的目的是提供一种多移动机器人局部跟随控制方法，使机器人依靠自身的传感信息跟随它的领航机器人，并保持与领航机器人期望的相对距离和观测方位角，达到令人满意的控制效果。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种多移动机器人局部跟随控制方法，用于多机器人系统；其包括步骤：

A)视觉测量，每一跟随机器人依据领航机器人上的色标筒确定相对于领航机器人的距离d和观测方位角θ；

B)根据与领航机器人的相对距离d，结合指定距离d_p，计算距离偏差e以及偏差的变化率ec，将距离偏差e和偏差的变化率ec模糊化，依据模糊推理得出模糊控制量，非模糊化后给出精确控制量，精确控制量乘以比例因子后输出控制量u，即速度的大小；

C)根据对领航机器人的观测方位角θ，结合给定观测方位角θ_p，计算角度偏差e_θ，作为比例控制器的输入，其输出为控制量u_θ，即机器人偏转的角度。

所述的多移动机器人局部跟随控制方法，其机器人相互之间无通讯。

所述的多移动机器人局部跟随控制方法，其色标筒为中空的圆柱形筒，由至少两种颜色上下组合而成，色标筒放于机器人上，其中心与机器人中心保持一致。

所述的多移动机器人局部跟随控制方法，其所述精确控制量依据加权平均法获得。

所述的多移动机器人局部跟随控制方法，其所述机器人速度大小和方向分别由模糊控制器的输出、比例控制器的输出进行控制。

本发明将为多机器人系统在通讯质量差，尤其是通讯失效的情况下，提供一种协调控制方法，为多机器人系统在军事、安保等方面的应用提供技术保障。

附图说明

图1是多移动机器人局部跟随控制框图；

图2是模糊控制器的输入距离偏差e的隶属函数；

图3是模糊控制器的输入偏差变化率ec的隶属函数；

图4是模糊控制器的输出u的隶属函数；

图5是多移动机器人局部跟随控制方法的流程图；

图6是领航机器人做圆形运动时，跟随机器人相对领航机器人的距离偏差曲线；

图7是领航机器人做圆形运动时，跟随机器人对领航机器人的观测方位角的偏差曲线。

具体实施方式

本发明给出了一种双变量输入单变量输出的用于调整机器人速度大小的模糊控制器，以及用于调整机器人速度方向的比例控制器。模糊控制器依据跟随机器人与领航机器人的距离偏差及偏差的变化率，采用模糊控制的方法，得出精确控制量，精确控制量乘以比例因子控制机器人速度大小。比例控制器依据跟随机器人对领航机器人的观测方位角的偏差进行角度调整，得出输出量控制机器人方向。控制框图如图1所示，其中d_p，θ_p分别是要保持的期望距离和期望观测方位角，e，ec，e_θ分别为距离偏差、偏差变化率和角度偏差，d，θ分别为通过视觉测量得出的实际距离和观测方位角，k_e，k_ec为量化因子，k_u为比例因子，u为机器人速度大小，u_θ为机器人速度方向。

1、视觉测量