经济的快速发展催生出了许多繁重而复杂的任务,单个机器人在处理这类任务时具有的成本高、效率低等弊端使得多机器人系统引起了专家和学者的关注。机器人群体相比于单个机器人在处理复杂任务时,具有鲁棒性强、灵活性好以及效率高等优点。其中的多机器人协作围捕由于涉及路径规划、目标搜索、任务分配、目标跟踪、编队控制等多项关键技术而成为研究多机器人系统的重要途径和平台。本文基于组装的移动机器人,搭建了多机器人协作围捕的系统并设计了围捕方案进行实验验证。本文主要工作如下:一、多机器人协作围捕系统搭建。搭建的多机器人协作围捕系统主要包括三层,分别为对象层、通信层和监控显示层。对象层的移动机器人采用模块化理念进行设计,主要包括能源与动力、中央控制和信息感知三个模块;基于套接字构建了系统的通信网络,围捕机器人之间通信协议采用TCP协议,围捕机器人与后台监控电脑端的通信协议采用UDP协议;基于ROS-GUI设计了监控显示界面,并对接收到的视频流进行解压缩和解码。本文将对搭建的多机器人协作围捕系统做详细阐述。二、激光与视觉信息感知。移动机器人感知全局环境信息和目标物的视觉信息是顺利完成围捕任务的前提和基础。本文中移动机器人感知信息主要包括三方面。其一,启动激光雷达传感器运行cartographer算法构建实验区域的平面地图;其二,对相机进行标定获得了相机的各项参数,并利用标定好的相机识别配有固定靶标的目标机器人;其三,综合围捕机器人的位置(围捕机器人在地图中的坐标)和围捕机器人与目标机器人的相对位置(目标机器人在相机坐标系下的坐标)估计目标机器人的位置。三、多机器人协作围捕方案。本文将多机器人协作围捕分为目标搜索、目标跟随和目标包围三个阶段。根据实验区域的特点制定了围捕机器人群体的目标搜索策略并结合相关技术进行了实现;基于目标机器人在相机中的信息利用PID控制设计了围捕机器人对目标机器人的跟随方法;将包围行为分解为围捕机器人对目标机器人的跟随以及围捕机器人群体的队形控制两部分,围捕机器人群体的队形控制基于编队相关理论实现。四、方案验证及结果分析。在实际环境下基于搭建的多机器人协作围捕系统对设计的多移动机器人协作围捕方案进行了验证,实验结果证明了提出围捕方案的合理性和有效性。