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申请/专利权人：中国安全生产科学研究院

摘要：本发明涉及一种基于虚拟领航‑领航‑跟随的多机器人编队控制方法，包括：建立虚拟领航‑领航‑跟随的运动结构；领航机器人实时跟踪虚拟领航机器人的位置，根据检测和提取的包括道路边界及障碍物在内的环境信息，进行队形变换动态优化得到跟随机器人与虚拟领航机器人之间的期望距离和期望方位角；通过分布式协同耦合的编队控制器对编队中的多个机器人进行运动控制；使每个机器人对虚拟领航机器人的实时位置进行跟踪；通过跟踪使领航机器人与虚拟领航机器人之间的期望距离和方位角收敛到零；使跟随机器人与虚拟领航机器人之间的距离和方位角收敛到期望的相对距离和方位角。本发明能够使多机器人编队以设定队形沿编队参考轨迹避障行进和队形变换。

主权项：1.一种基于虚拟领航-领航-跟随的多机器人编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立虚拟领航-领航-跟随的运动结构；指定编队中一台机器人为领航机器人，其余为跟随机器人，并设定一台虚拟领航机器人在编队参考轨迹点上随队行进；领航机器人实时跟踪虚拟领航机器人的位置，根据检测和提取的包括道路边界及障碍物在内的环境信息，进行队形变换动态优化，得到跟随机器人与虚拟领航机器人之间的期望距离和期望方位角以适应当前环境；通过分布式协同耦合的编队控制器对编队中的多个机器人进行运动控制；使每个机器人对虚拟领航机器人的实时位置进行跟踪；通过跟踪使领航机器人与虚拟领航机器人之间的期望距离和方位角收敛到零；使跟随机器人与虚拟领航机器人之间的距离和方位角收敛到期望的相对距离和方位角；跟随机器人与虚拟领航机器人之间的期望距离和期望方位角的获取方法，包括：机器人编队以期望的初始队列构型，跟随虚拟领航机器人行进；领航机器人利用自身携带的环境感知传感器检测和提取出道路边界信息以及障碍物信息，并计算出队形的伸缩因子；领航机器人根据测得的最小通行宽度Dmin和初始状态下编队的期望队形宽度D0之间的比值，得到队形的伸缩因子ξ；根据队形的伸缩因子确定出队形变换指令分发到跟随机器人，使跟随机器人得到与虚拟领航机器人之间的期望距离和期望方位角；根据队形的伸缩因子ξ确定出队形变换指令σ包括： 其中，第一阈值第二阈值σ∈{0,1,2,3}为队形变换模式指令；B为机器人的宽度；领航机器人根据计算得到的ξ发布以下四种指令来动态调节队形以适应不同通道宽度的变化：1当伸缩因子大于1时，输出队形零变换指令σ＝0，使编队保持原队形继续前进；队形宽度设置为D＝D0；2当伸缩因子处于第一阈值和1的取值区间内时；输出队形同构变换指令σ＝1，使编队进行队形收缩后通过前方的通道；此时，队形宽度设置为D＝D0ξ-B；3当伸缩因子处于第二阈值和第一阈值的取值区间内时；输出队形异构变换指令σ＝2，使编队变换成新的队形通过前方通道；队形宽度设置为D＝B；4当伸缩因子不大于第二阈值时，输出队形异常状态指令σ＝3，编队无法通过前方通道，等待下一步指令；领航机器人与虚拟领航机器人间的期望距离、期望方位角如下式： 其中，表示异常值，领航机器人退出当前编队任务，等待下一步指令；各跟随机器人和虚拟领航机器人间的期望距离、期望方位角如下式： 其中， 其中，i∈{2,3}；表示异常值，跟随机器人退出当前编队任务，等待下一步指令；xit、yit为t时刻跟随机器人i的位置坐标，x0t、x0t为t时刻虚拟领航机器人的位置坐标。

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百度查询： 中国安全生产科学研究院 一种基于虚拟领航-领航-跟随的多机器人编队控制方法