[发明专利]一种领航者可变的多机器人编队控制方法

说明书

本发明公开了一种领航者可变的多机器人编队控制方法，首先通过判断条件系统可以快速地判决出是否应该更换领航者，其次在选定新的领航者时，是以能够快速到达新目标点且尽少地改变原先编队队形的基础上，选择新领航者机器人的，在选择完新的领航者机器人后，编队控制系统还能够快速实现领航者和跟随者的一键切换，从而形成新的编队队形，更加迅速且稳定的编队至目标点进行探索工作，本发明实现当多机器人探索过程中目标点突然变换，编队控制系统能够较快较准确的判断是否应该更换领航者，在更换过程中是以能够快速到达新目标点为基础的，可以实现较快的变换编队队形同时保持编队运动控制稳定。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种领航者可变的多机器人编队控制方法。

背景技术

移动机器人，作为机器人领域的经典分支之一，主要研究能够在复杂位置环境中进行自主建模、分析、决策和移动的机器人，如智能车、自主飞行器，水下机器人等。近年来，得益于传感、通讯、控制等诸多领域的蓬勃发展，移动机器人领域不断出现许多新的传感器应用和控制算法。然而，尽管传统的单移动机器人系统配备更多先进的传感和通信设备，采用更为有效的控制算法，却仍然难以胜任当前愈发复杂和精确的机器人任务。因此，为解决上述问题，多机器人系统应运而生，它是指多个机器人组成一个团体，通过机器人间的协作，充分发挥团体内在的各种优势。较单机器人系统而言，多机器人系统一般具有如下优势：一是多机器人系统可以完成对于单机器人系统而言过于复杂的任务；二是多机器人系统能够更好地处理一些本身具有分布式性质的任务，如搜索与救援、区域覆盖等；三是在生产制造方面，量产多个简单机器人的成本要远低于定制一台功能强大、设计复杂的机器人；四是多机器人系统适用于分布式或并行算法，能够以更小的时间或者空间复杂度去解决相同的问题。近些年，突发事件越来越多，严重威胁人们的生命和财产安全。现实生活中灾难的多样性和复杂性正以指数级形式增长，多机器人编队为实现灾难损失和伤害的最小化研究提供了借鉴和启发。在灾难救援领域，救援机器人以编队形式对灾后现场进行搜索救援，不但避免单机器人救援时覆盖面积不够的问题，同时极大地缩短了搜救时间，为人员抢救、灾情处理争取了宝贵的时间。

通过领航-跟随法基本可以实现分布式的多机器人编队控制，但同时也带来了一些新的问题。当多机器人在探索过程中现场某地点突然发生了更紧急的情况，需要更改机器人导航目标点，较快地形成稳定的编队控制。但使用现有的编队控制可能导致到达新目标点的所需运动耗时长、效率低，这对紧急搜救工作的影响是很大的。而且当目标点变换后，可能出现领航者的当前位置距离新目标点较远，而跟随者距离新目标点更近，但是由于队形的约束，在调整过程中出现的运动轨迹将是不可预料的。这些问题将导致编队控制失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种领航者可变的多机器人编队控制方法，首先通过判断条件系统可以快速地判决出是否应该更换领航者，其次在选定新的领航者时，是以能够快速到达新目标点且尽少地改变原先编队队形的基础上，选择新领航者机器人的，在选择完新的领航者机器人后，编队控制系统还能够快速实现领航者和跟随者的一键切换，从而形成新的编队队形，更加迅速且稳定的编队至目标点进行探索工作。

本发明所解决的技术问题为：

(1)解决使用现有多机器人编队控制带来的探索过程中目标点变换使得探索耗时久和运动轨迹难以保持编队的问题；

(2)解决如何快速选定新的领航者的问题；

(3)解决如何快速切换领航者与跟随者的问题，

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种领航者可变的多机器人编队控制方法，包括以下步骤:

步骤一：多机器人编队服务器通过设置的目标点1保持编队队形行进，行进过程中，多机器人编队服务器向领航者机器人发送行进指令，领航者机器人开启导航避障，跟随者机器人通过接收领航者机器人的运动控制指令保持行进；