[发明专利]基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法

权利要求书

1.一种基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：该方法中机器人的运动需满足非完整约束的动力学方程并且目标轨道是简单凸闭曲线，该方法包括如下步骤：

a)对于平面中一组目标轨道，将目标轨道沿其中心指向轨道上各点的向量扩展为关于轨道函数等值轨道簇，并确定机器人的可运动范围；

b)由轨道函数计算寻迹误差，设计机器人的虚拟角速度使寻迹误差达到设计要求；

c)由轨道函数和目标轨道对应的参数计算机器人沿轨道运动的广义弧长及其导数，由通信得到的邻居信息，设计机器人的控制力来实现编队；

d)计算真实与虚拟角速度的误差，设计机器人的控制力矩完成寻迹；

e)通过伺服系统完成机器人的运动控制。

2.根据权利要求1所述的基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：其中所述步骤a)包括如下步骤：

a1)将目标轨道沿其中心指向轨道上各点的向量扩展为等值轨道簇；

a2)根据曲线的正则条件，确定对应机器人的可运动范围；

a3)在可运动范围上构建轨道函数，使得每条等值轨道可由轨道函数取不同的值来表示。

3.根据权利要求1所述的基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：其中所述步骤b)包括如下步骤：

b1)由机器人的位置和轨道函数，计算轨道函数值与期望值间的位置寻迹误差；

b2)由轨道函数得到轨道的切向量，计算机器人的运动方向与轨道切方向间的角度寻迹误差；

b3)由位置寻迹误差和角度寻迹误差，设计机器人的虚拟角速度使得寻迹误差减少到满足的设计要求，同时保证机器人始终在可运动范围内运动。

4.根据权利要求1所述的基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：其中所述步骤c)包括如下步骤：

c1)规定好目标轨道对应的参数和弧长计算的起始点，由此确定等值轨道簇中其他轨道的弧长计算的起始点；

c2)由轨道函数和目标轨道对应的参数，计算机器人沿轨道从起始点到当前位置间的弧长；

c3)根据队形要求确定广义弧长与弧长间的函数关系，计算广义弧长及其对时间的导数；

c4)由通信得到的相邻机器人的广义弧长及其导数，设计机器人的控制力完成编队。

5.根据权利要求1所述的基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：其中所述步骤d)包括如下步骤：

d1)由机器人的真实角速度，计算其与步骤b)得出的虚拟角速度间的角速度误差；

d2)由寻迹误差及其对时间的导数以及步骤c)得出的机器人的控制力，计算虚拟角速度对时间的导数；

d3)根据角速度误差和虚拟角速度的导数，设计机器人的力矩使得角速度误差减少到满足的设计要求从而最终完成寻迹。

6.根据权利要求1所述的基于轨道扩展的多机器人的寻迹编队控制方法，其特征在于：其中所述步骤e)包括如下步骤：

由上位机将机器人的控制力和力矩发送给下位机中，通过伺服系统来完成机器人的运动控制。