多机器人分布式编队控制算法研究与实现

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随着工业自动化、计算机技术和无线通信技术的发展,机器人学领域的研究逐渐深入,推动着人工智能思想的发展,机器人的智能水平也不断提高。作为机器人学的一个重要分支,移动机器人可感知环境,并实现自我规划和自我学习,对人类的生产和生活产生了一定的影响。移动机器人的编队及部署问题作为机器人和无线传感器网络研究领域的重要方向,一直被研究者广泛关注。首先,本文研究了基于ARM的智能移动机器人硬件体系结构及组成方法,然后以“创意之星”模块化机器人套件为基础,结合嵌入式Linux操作系统提供的多线程等机制,开发了移动机器人常见部件的软件模块,设计具有通讯能力的移动机器人,为移动机器人的编队及相关实验奠定了基础。其次,搭建图像处理平台,通过顶端摄像头采集图像,并将图像信息处理成位置信息,再将位置信息“虚拟”成移动机器人传感器系统,再通过无线通讯模块将信息发送至每个移动智能体机器人,完成机器人对其周围目标与障碍物的位置信息采集的任务。通过设计虚拟传感器,提高了单体机器人的系统性能。最后,提出了基于群集一致性的多机器人编队控制算法,并通过MATLAB理论仿真以及将算法移植于机器人,实现机器人分布式编队仿真及实物实验,成功的验证了编队控制算法的有效性,并针对仿真中出现的问题进行了分析和修正。本课题在嵌入式Linux系统下开发移动机器人,实现了移动智能体机器人的运动控制。设计并实现了图像处理平台,进行图像采集、图像拼接、轮廓提取、轮廓匹配等操作,实现了“虚拟多种传感器”的功能。提出对目标检测与围捕的多机器人编队分布式算法,并进行了算法仿真及实物实验,实验证实了编队算法的有效性,不仅保证传感器围绕目标均匀分布,而且所有节点速度与目标速度最终一致。
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