[发明专利]三维空间内多机器人编队的路径规划算法

摘要

本发明提供了一种基于市场拍卖法和切线圆法的三维空间内多机器人编队的路径规划算法，属于智能算法优化领域，实现了四个机器人形成空间四面体编队的运动仿真。本方法利用市场拍卖法进行任务分配，使各个机器人在多机器人系统低能耗和低费时条件下获得任务坐标方位；基于传统的切线圆法提出三维空间内的切线圆法，规划各个机器人的运动路径，最终形成编队形状并且使得各个机器人拥有相同的运动姿态。仿真研究表明，该方法编队时间短，系统能耗较低，能够实现三维空间内的多机器人编队的路径规划任务，验证了算法的有效性和实用性。

主权项

1.一种基于市场拍卖法的多机器人编队过程任务分配方法，其特征在于，包括：步骤1‑1，由目标状态矩阵ST通过市场拍卖法的方式将各坐标分配给各个机器人，并形成路径，使各个机器人跟踪参考路径向形成编队形状的各个目标位置运动；综合考虑所有机器人向形成编队的目标位置运动路程之和Sumdistance，机器人从接收到形成编队指令到形成编队所需要的时间为Tcost，所述Tcost为每个机器人的姿态调整时间Ta和机器人运动到指定位置时间Tb之和的最大值，分别使用Ka，Kb设置Sumdistance和Tcost的权值参数，在不同环境下可选择不同的权值参数；步骤1‑2，需要计算各个机器人运动到指定坐标点所需要的时间T_i的最小值min{T_i}，得T_cost＝max{T_i}，则每个机器人运动到指定目标点的平均速度步骤1‑3，根据目标速度Vg和运动时间Tcost，结合机器人的动力学公式，对机器人的速度进行运动学控制，使各个机器人都能在规定时间内以准确的速度和姿态到达指定位置；步骤1‑4，设编队形成过程效率指标为η，则：k表示第k种坐标分配方案，0≤η_k≤2，通过设置合适的权值参数K_a、K_b可以选择不同的编队分配方案作为任务要求下的最优解。