1、一種基于局部感知的多機器人動態跟隨方法主要內容1研究背景2轉方法 tI 3跟財法14避障措JSI 5實驗仿真1研究背景多機器人系統：通過組織多智能體結構，協作完成某-共同任務 的機器人群體。優點：多機辭人協作可提髙系統性能。 缺點:多機器人并存容易&致新問題。如增加協調管理的難度， 増加系統整體的不穩定性， 增加系統對通信的依賴性等。多機器人系統的應用走向工業、軍事領域,應川越來越廣。 匸業中,實現柔性加E：國防中,實現無人飛機和無人坦克代替軍隊作戰,最大 限度地減少人員傷亡。給社會帶來巨人變革，能極人地扌是髙人們的生活質龜以 及工農業和國防現代化程度。11前研究處于初級階段，有許務間

2、題亟待深入研究。這些工作在理論匕技術都很富有挑戰性口2感知方法視覺感知獲収相對r領航機器人的距離和超聲傳感器感知獲取周圍環境的信息。視覺感知三個攝像機：跟隨機器人通過攝像機視覺識別領航機器人 上的色標筒實現身份確認。結合視覺標定，佔算相對定位信息。為跟隨機器人相對于領航機器人的距離 和觀測方位角。兩個坐標系：圖像坐標系世界坐標系定義 悶 是圖像坐標系匕一點，5）是 世界坐標系卜一點，有如下關系：M是攝像機的內參數矩陣，由攝像機標定得到。 色標簡頂端的圖像出標為他片），世界坐標為W）；色標筒底端的圖像唯標為皿臥世界坐標為也.®）：小是色標筒的實際高度，則距離“町近似計篦如下：d二可+d

3、（二勿+/二也鮭迦V2 - V1式中；可由M得到，勺宀是色標筒在圖像中的像素高度差，是攝像機與機器人中心Z間的距離。則方位角&可近似計算如下:0= aiBt&n （匚 tan （學）4 _ 2） 壬、/= 1.2,39f .心是色標筒的中心，"和仗分別為圖像的寬度利視野的寬度。考慮視覺擾動和視野的影響，跟隨機器人需耍在看不 見領航機器人的情況下根據丿力史信息對皴航機器人的 位置進行估計。令何。）表示上個周期的視覺信息或佔計倍息，D和。分別表示上周期左右輪行駛的距離，則有:z- 5Q =) d=d=d 2L表示機器人兩驅動輪屮心Z間的距離 表示上一周期機器人的轉角，卩表

4、示上一周期機器人中心行駛的距離。 則有：當機器人直行時，仏刃估算如下:d = /（彳尸 + （少尸 一 2dQ cos（）j & = 8+“血（普 w）當機器人做圓弧運動時，M 估算如卜：d = # (旳2 + ( 0)2 一 2" COS (少 + y o = m色聲傳感器感知機器人上安裝超聲傳感器環，傳感器均勻分布在機器人上以獲取周圍環境信息, 障們物到機器人的距離為 九為超聲傳感器的最人探測范圍。糾果厲沒有探測到障礙. 記小i;否則小九。3跟隨方法飛文挺用-種多模式控制方法實現動態跟隨。到達模式AMode旋轉角度調整模式RAMode跟隨模式FMode避障模式AOMode

5、 隨機搜索模式RSModeA、odQ= (Ci u (C-j nCc>>)riGc(GW) = 1RAMode S1LXK!od< =(； CJl (？ * f(為 u 込)cq)u (qcG。)門(GhQ$TuQ) = iPMo«le S|-Mutk (G；«n*AMc«!r f I 1AOMcxle SAOMuiR U 門 yibM<xle = 1RSModo SkSMude = (C, I CJ rC3 = 1布爾變量彳+)具體含義如F所述:C：跟隨機器人能血援通過視世系統浜別井秋得領航機器人信息：C2用隨機器人預測領航機器人：q：期

6、望距離丄與實蕨距離d Z策:滿應廠八厶為 誦數；期里距離d與實際距離才之差滿足d紹ft 期望方位角鉛與觀測方位角0的俊差滿足帆-羋4 ：匸二期辛也i.離-與實際距離JZ畀滴足4LL期甲方位角2 9觀側方位角0的偏蘢山妙-殆円過渡到5叩能比 G：只隨機器人停止運動：c：跟隨機器人停止運動后乙個周期內:吋 剛力失領竝機器人蹤跡的b個周期內 IU淚一次實測跖離滿足 現-迪實測方位角満足加，4為一常數：Ch :in(c'knj模糊距離調整與角度調整策略采用模糊控制建立起距離d與機器人速度大小片之間的關 誰，根據觀測方位角 H 之差采用比例控制器控制機 器人的速度方向，當kls吋認為機器人方向合

7、適，當klr;時才需要進行方向調整。4避障措施機器人分析周訶環境狀況，產生啄列不町通行區域, /掉這些町能與障礙物發生碰撞的運動方向集 結合定的評價函數挑選出合適的運動方向，實現木知環境中機器人的無碰跟隨運動。RobiM 求1L1每個傳感器的不可通行區域。 對所有不可通行區域按照左邊界大小順序排序,進行 遍歷，合并不可通行區域尸,得到可通行區域為0=卜兀列-與o 當尸0時，機器人在甲中挑選一個較好的運動方向。 代價函數如下：F（ I）J ） = °：莒cal X。+X d 、勺"0時，機器人無法發現合適的方向，在原地旋 轉。5實驗仿真用中科院自動化研究所研制的智能機器人AIM對本文提岀 的方案進行驗證。實驗仁兩個移動機器人，予動拖動領航機器人.跟隨 機器人動態跟隨。543E210實驗2.三個移動機器人，予動拖動領航機器人. 跟隨機器人Fl lowers態跟pleader, 跟隨機器人Fllower2動態跟隨Fl lowed o本文提出了一種基于局部感知的多模式控制方法用于多機器人系統固定相對 位姿（相對距離和觀測方位角的跟隨控制。跟隨機器人通過到達、