[发明专利]多机器人编队的改进自适应零空间行为融合方法

权利要求书

1.多机器人编队的改进自适应零空间行为融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将机器人的编队运动过程分解成3种运动行为：奔向目标点、避障、编队；

(2)确定3种运动行为的执行顺序，其优先级顺序为为避障、奔向目标点、编队；

(3)建立每一行为的运动模型：机器人在大地坐标系下的坐标为p_i＝[x_i y_i]^T，行驶的线速度目标点p_t＝[x_t,y_t]^T，障碍物坐标为p_a＝[x_a,y_a]^T，δ为行为控制中的任务函数，其中：

δ＝f(p)

其中，δ(x,y)为可控的任务变量；

对上式两边进行求导得：

其中，J(p)为δ的雅克比矩阵，则机器人的期望速度为：

其中，v是对于单行为的期望速度；

若系统需要同时执行多个行为δ₁,δ₂,δ₃...，首先制定每个行为的优先级，用下标表示，则多个行为的期望速度为v₁,v₂,v₃....，用零空间方法求得最终的速度为：

(4)根据机器人运动信息求解行为运动模型：运动信息包括机器人在运动时能达到的最大速度v_max、实时位置点p_i＝(x_i,y_i)^T、终点p_t＝(x_t,y_t)^T等，增益系数用于对速度做约束；

奔向目标行为的运动模型为：

其中，变量r0，奔向目标点行为增益系数λ_c满足|v_c|＜v_max；

避障行为的运动模型为：

其中，D_a0、J_a0为D_a、J_a在避障初始时求得的值，且D_a0＜d；

编队行为的运动模型为：

其中，δ_f为机器人当前位置点距离队形中心的实际横、纵坐标偏差，δ_f，d为机器人当前位置点距离队形中心的期望横、纵坐标偏差，(x_f,y_f)是当前时刻机器人的期望队形位置点，r_f＞0是队形阈值；

(5)根据逻辑优先避障策略选择障碍物；

(6)基于零空间数学方法对3种运动模型进行融合，继而求出最终的速度和方向；

(7)判断机器人是否到达终点，若到达则该过程结束，若没有到达则返回步骤(3)。

2.根据权利要求1所述的多机器人编队的改进自适应零空间行为融合方法，其特征在于，所述根据逻辑优先避障策略选择障碍物，包括：

将机器人进行编号，执行机器人在判断避碰的障碍物时会选择在避障范围内比自身小的序号进行优先避障。

3.根据权利要求1所述的多机器人编队的改进自适应零空间行为融合方法，其特征在于，所述基于零空间数学方法对3种运动模型进行融合，继而求出最终的速度和方向，包括：

考虑3种行为的优先级顺序，得到最终的速度为：

v＝v₁+(I-J₁^T(J₁J₁^T)^-1J₁)[(v₂+(I-J₂^T(J₂J₂^T)^-1J₂)v₃]

其中，v₁、v₂、v₃分别表示三种运动行为的速度。