[发明专利]一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法

权利要求书

1.一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法，其特征在于，所述多目标跟踪控制方法具体包括以下步骤：

S1、对N个机器人进行动力学和运动学建模，并从这N个机器中选择跟踪目标；其中所述N个机器人所构成的机器人集合由非冗余机器人集合和冗余机器人集合组合而成，N为大于0的任意整数；

S2、建立机器人之间的通讯，制定出相应的有向图G＝{V,E,W}，所述的有向图G＝{V,E,W}，V＝{1,...,N}、分别表示包含N个机器人所构成机器人集合、边集和权重邻接矩阵，其中，w_ij表示机器人i和j之间的权重，i、j∈V；定义边e_ji∈E为第i个机器人能够直接接收到第j个机器人的信息，第j个机器人为第i个机器人的邻居；定义集合N_i为第i个机器人的邻居集合；根据定义的权重邻接矩阵W，确定有向图的拉普拉斯矩阵L；根据机器人与其对应跟踪目标之间的通讯状况，确定有向图的对角权重矩阵B；根据有向图G＝{V,E,W}，定义非冗余机器人集合ε＝{i∈V|p_i＝d}，冗余机器人集合κ＝{i∈V|p_i＞d}；其中，P_i和d表示为任意的常数；

S3、在满足所述有向图的前提下，设计多机器人系统的分布式控制器，结合步骤S1设计的动力学和运动学建模模型，实现每个机器人渐进收敛至其对应的目标轨迹，进而完成多机器人系统的多目标跟踪控制；所述的分布式控制器包含自适应关节空间控制器以及状态估计器。

2.根据权利要求1所述的多目标跟踪控制方法，其特征在于，步骤S1中动力学和运动学建模模型为：

其中，i∈{1,2,...,N}表示机器人的序号，分别为任务空间中的广义坐标和广义速度，分别为节点空间中的广义坐标、广义速度和广义加速度，d、p_i为任意常数；表示正定惯性矩阵，表示Coriolis离心力矩阵；g_i(q_i)表示重力项；d_i(t)表示有界外部扰动；τ_i表示系统输入；表示雅克比矩阵；

跟踪目标的数学表达式为：

其中，l∈{1,...,M}表示系统跟踪目标的序号，即子组的序号，当第i个机器人属于第l个子组时，上述表达式即为当前跟踪目标；和分别表示第l个子组的跟踪目标的位置状态、速度和加速度。

3.根据权利要求1所述的多目标跟踪控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的权重邻接矩阵W具体定义为：

如果机器人i和机器人j是竞争关系，则w_ij取值为小于0的数；如果是合作关系，则w_ij取值为大于0的数；如果二者之间没有通讯，则w_ij＝0；由于机器人自身不存在连通性，则w_ii＝0，

4.根据权利要求1所述的多目标跟踪控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的拉普拉斯矩阵L定义为：L＝[l_ij]，其中：在i＝j时，其他情况下，l_ij＝-w_ij。

5.根据权利要求1所述的多目标跟踪控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的对角权重矩阵B具体定义为：

B＝diag(b₁,...,b_N)；

其中，根据机器人对其跟踪目标之间的通讯情况，若第i个机器人能够直接接收其跟踪目标的信息，则有b_i为取值大于0的数，如果不能，则有b_i＝0。