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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了基于改进自适应遗传算法的多机器人协同运动控制方法，包括机器人跟随运动学模型建模；跟随机器人坐标系旋转映射；控制器设计；对跟随机器人RF的运动进行分析，将PID控制器简化为比例控制器：基于改进自适应遗传算法解决PID控制器的系统其最优参数选取问题。针对一个多机器人领航跟随编队协同运动系统，将每组控制参数设为一个个体，每组个体设为一个群体，以整个过程的编队误差最小化的适应度函数值作为指标来迭代求解最优子代群体，这一方法省去仿真实验中控制参数调节时间，并且能迭代出一组较好的控制参数。本发明根据种群的适应度动态调整，能够根据搜索过程的实际情况进行调整，从而快速找到最优解。

主权项：1.基于改进自适应遗传算法的多机器人协同运动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：A.机器人跟随运动学模型建模；多移动机器人协同运动建模中，领航机器人与跟随机器人组成的协同队形结构如下：设领航机器人RL的位姿qL＝[xL,yL,θL]T，其线、角速度为VL,WL；跟随者机器人RF的位姿为qF＝[xF,yF,θF]T，线、角速度为VF,WF，理论跟随姿态RV的虚拟目标位姿为qv＝[xv,yv,θv]T，理想跟随位姿小车质心与领航者质心的偏差为其中xL,yL,θL分别表示领航机器人在惯性坐标系下面的x，y坐标和偏航角度，对应的xF,yF,θF则表示跟随机器人在惯性坐标系下的坐标和偏向角度，L表示质心距离，表示跟随机器人相对领航机器人的角度偏差，T为矩阵的转置符号，多移动机器人系统即为领航机器人在前带领多个跟随机器人进行编队协同运作；领航机器人与跟随机器人之间的理想位姿关系为： θV＝θL在惯性坐标系ΣI-OXY下，领航机器人与跟随机器人的跟随误差e，如下所示： B.跟随机器人坐标系旋转映射；根据坐标投影映射，将惯性系的误差投影映射到跟随机器人机体坐标系的旋转映射矩阵如下典型的旋转映射矩阵： 误差e经过与旋转矩阵相乘后即可实现两坐标系的投影： 联立解得 完成多移动机器人协同运动过程中领航者机器人理想机器人位姿与跟随机器人位姿关系的建模分析；C.控制器设计；对跟随机器人RF的运动进行分析，将PID控制器简化为比例控制器：①与理想姿态RV位置误差仅需要考虑本体坐标系的X方向，对位置误差而言，将Y方向和角度θ方向的误差视为0，此时机器人RF只需要以线速度V前行即可达到理想位置；把X方向的误差Ex作为线速度控制器的输入，即为：ΔV＝kx·Ex②对于达到理想航向角度和理想Y位置而言，则不考虑X方向，将X方向误差视为0，此时机器人RF只需要以角速度W进行偏转即可达到理想航向角和Y位置，上一步中X方向会提供线速度，在角速度不为0的情况下Y方向也会对应发生变化；把Y方向误差和航向角θ偏差作为角速度控制器的输入，即为：ΔW＝ky·Ey+kθ·Eθ控制器增益参数为：K＝[kx,ky,kθ]T机器人RF最终的控制输入为： 其中[Vr,Wr]为期望的速度给定，[ΔV,ΔW]为控制器输出。

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