多移动机器人编队技术经历了多年的蓬勃发展,现已成为机器人领域中最具发展潜力与前景的研究方向,并在工业制造、军事国防、生产生活等方面都展现出了广泛的应用空间与价值。本文采用领航-跟随编队控制策略,围绕多移动机器人编队的定位感知、路径规划、编队控制和编队避障等关键问题,展开相应的研究。首先,确定领航-跟随编队控制策略,对移动机器人的定位与路径规划、编队控制和编队避障等关键技术进行分析,建立编队运动控制流程;构建移动机器人的运动学模型与位姿感知模型,对激光雷达数据进行去畸变处理并生成环境栅格地图;利用扩展卡尔曼滤波算法对里程计和IMU模块进行数据融合,以获得机器人的最优估计位姿,进一步提高自适应蒙特卡洛算法的定位精度;最后利用Informed RRT*算法为领航机器人规划出一条可行且合理的运动路径,并进行仿真实验分析。其次,针对编队控制的需要,建立领航-跟随编队运动系统模型,将编队运动中的队形生成与保持问题转换为轨迹跟踪控制问题;基于滑模变结构控制原理,设计出一种外环位置和内环角度的双闭环滑模控制系统,使得跟随机器人在滑模控制器的调控下,实现对理想运动轨迹的跟踪,完成队形的生成与保持;设立编队队形库,引入队形参数矩阵,对编队队形进行定量化描述;搭建编队运动轨迹跟踪控制流程图;最后进行仿真实验分析,证明其可行性。然后,根据编队避障的需要,考虑到初始队形和工作环境的约束,提出相应的编队队形变换避障策略;设立队形变换评价指标,对队形的优劣性进行定量分析;提出三种队形变换避障方法,创建队形变换成本评估函数,使得编队在障碍物环境下生成最优避障队形;建立队形变换避障运动流程图;在Matlab平台上进行仿真实验分析,验证了编队队形变换避障策略在不同障碍物环境、不同机器人数量、不同初始队形下的适用性和可行性。最后,搭建多移动机器人编队实验平台,在障碍物环境下进行编队运动控制与队形变换避障实验。实验表明,根据本文所提出的编队控制方法与避障策略,机器人编队不仅可以满足协同运动和编队避障的要求,还可以提升其运动的精准度和稳定性。