群机器人在狭窄通道冲突消解的研究

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与单个机器人相比较而言,群机器人系统内部的机器人能够做到相互协作、信息共享、优势互补,对于复杂环境和情况有更强适应能力,因此群机器人系统具有广泛的应用价值。群机器人系统的路径规划问题就是要求每个机器人都能准确地到达自己的目标点。由于每个机器人在移动过程中都有碰撞到障碍物和其它机器人的危险,因此避免这些情况的发生,也是每个机器人的重要任务。在群机器人路径规划过程中常常会遇到机器人进入一些狭窄通道的情况。当多个机器人在狭窄通道相遇时,如果机器人间的冲突不能顺利消解则不但会影响解的质量而且还可能导致部分机器人难以到达自己的目标。因此,针对群机器人狭窄通道中的冲突消解问题,本文作了深入地研究并结合人工力矩算法提出了一系列有效的解决方法,本文的贡献具体如下:第一,当群机器人在简单狭窄通道相遇并产生冲突时,机器人如何避让才能消解冲突、解决“死锁”问题,最终使所有机器人都能够安全到达目标点。对此本文提出了最大有效时长法,该方法能够有效地化解群机器人在简单狭窄通道的冲突。第二,提出了改进的leader-follower法。当群机器人到达狭窄通道的入口附近时,该方法能使机器人群容易产生涌现行为和按照一定规则秩序进入狭通道,在进入狭窄通道后,群机器人能够形成有规则的队伍,进而可以有效地降低机器人队伍在狭窄通道相遇时避让的难度。第三:虽然最大有效时长法能够消解群机器人在简单狭窄通道的冲突,但是本文的目的是有效地解决群机器人在各种狭窄通道的冲突问题,基于此目的本文对此方法作出了改进。最后的仿真实验证明,改进后的最大有效时长法能够很好地消解群机器人在复杂狭窄通道的冲突并且降低机器人的决策难度、减少计算量、提高效率。
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