[发明专利]一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法，实施本发明的有益效果在于实现了多机器人系统的多目标跟踪控制；本发明考虑了多机器人系统中的异构性以及机器人模型中的参数不确定性和外部扰动，从而使该方法的实际应用性更强；本发明在同一种控制框架下，可分别实现零误差多目标跟踪和有界误差多目标跟踪。

技术领域

本发明涉及工业领域，更具体地说，涉及一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展，工业机器人作为实现未来自动化生产的主流发展方向，激励了大量科研人员从事多机器人系统相关课题的研究工作。

然而用于工业领域的多机器人系统在实际应用中往往存在着异构性，针对应用领域的实用性，研究人员也开始将研究对象转向异构多机器人系统。另一方面，因存在额外的自由度，冗余机器人(p_i＞d)往往比非冗余机器人(p_i＝d)更加灵活且功能性更强，可以在执行主任务时，同时完成某些相关子任务，如避障、避免奇异性等。因而，异构多机器人系统更符合实际工业应用需求。

在实际应用中，可能会要求多机器人系统通过目标跟踪同时完成多个任务，而目前主流控制方法集中在实现单目标跟踪。为满足实际应用需求，多机器人系统的多目标跟踪方法尤为重要。

同大多机械刚体结构一样，单个机器人的动态特性可通过由其机械参数表示的数学模型表达。但前提是机器人的结构已知，且机械参数已知。实际上，机器人在工作过程中，受工况以及外部干扰的影响，其部分机械参数往往无法精确测得。故在对机器人进行数学建模时，通常需要考虑参数不确定性。

因此，结合以上几点介绍，在任务空间中考虑扰动及模型参数不确定性的异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法及系统具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的无法满足多目标跟踪技术缺陷，提供了一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种异构多机器人系统的多目标跟踪控制方法，所述的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，pi和d表示为任意常数；

其中，所述的权重邻接矩阵W的具体定义：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，

其中，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；