[发明专利]一种分布式多机器人系统竞争协作的巡查控制方法

摘要

本发明提供了一种分布式多机器人系统竞争协作的巡查控制方法，包括如下步骤：1)多机器人系统中的每个机器人(共有n个)在工作空间中随机分布，各自实时地获得自己与移动目标物的距离，且距离小于最大通信距离的机器人之间相互交换信息；2)基于步骤1)的交换信息，各个机器人通过算法自行确定自己是否属于m(m

主权项

1.一种分布式多机器人系统竞争协作的巡查控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)多机器人系统中的每个机器人在工作空间中随机分布，各自实时地获得自己与移动目标物的距离，且距离小于最大通信距离的机器人之间相互交换信息，即第i个机器人能够实时地获得其与移动目标物之间的距离d_i，i＝1，2，…，n，n表示多机器人系统中的机器人总数；第i个机器人与其最大通信距离内机器人进行通信，相互交互信息，即第i个机器人与设定范围内机器人进行通信，相互交互信息，其中所述设定范围是以第i个机器人所在位置(x_i,y_i)为圆心，半径为最大通信距离d_c的范围；2)基于步骤1)的距离d_i，各个机器人自行确定自己是否属于m个距离移动目标物最近的机器人之一，即各个机器人自行确定自己是否需要保持在启动状态，m<n，所述各个机器人自行确定自己是否需要保持在启动状态是通过各个机器人根据自己的位置信息与设定范围的机器人交换信息的结果，独立地得出自己是否需要保持在启动状态，其具体实现过程为：定义一个矩阵其第ij个元素定义为第i个机器人与第j个机器人之间的连接权值，即当两个机器人的距离小于d_c时，A_ij＝1，否则，A_ij＝0，第i个机器人与自己的连接权值为A_ii＝1；定义P_Ω[u]为空间到集合的分段线性投影算子，u表示辅助变量；即当u＞1时，P_Ω[u]＝1，u＜0，P_Ω[u]＝0，0≤u≤1，P_Ω[u]＝u；通过如下迭代，第i个机器人自行判定是否需要启动：z_i^k+1＝‑γ(nη_i^k+1‑m)τ+z_i^k，其中，s_i对应于第i个机器人的启动状态，即当其为0时，第i个机器人不启动，否则启动，s_i的初始值s_i^k＝0＝s_i⁰随机给定即可，值得指出的是，经过一定的迭代次数，s_i的状态为1或0；z_i、η_i与μ_i为辅助变量，其初始值随机给定；d_i为第i个机器人实时获得的其与移动目标物之间的距离；为一设计参数；j∈N(i)表示与第i个机器人连接权值为1的机器人编号；γ为控制算法收敛速度的正参数，其越大则代表收敛速度越快；为采样间隔；与为正的常数；上标k表示第k次迭代；3)基于步骤2)的结果，前m个距离移动目标物最近的机器人启动完成巡查移动目标物任务，其余机器人不动。