异构多机器人系统静态覆盖问题研究

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多机器人系统相较于单机器人而言,具备效率高、鲁棒性强、性能稳定等优势,使得其应用日益广泛。多机器人覆盖作为移动多机器人应用的一个重要分支,近年来取得了极大的进展,在环境监测、空间探测、灾难现场救援等相关领域有着广泛的应用前景。本课题的主要工作是实现两种异构机器人在已知环境目标区域内的静态覆盖。本课题采用了改进的分布式覆盖算法,与经典的分布式覆盖算法相比,改进算法在覆盖任务的开始阶段,对多机器人进行任务分配时,结合多机器人的异构特性,采用加权Voronoi图代替Voronoi图对目标区域进行划分。在环境信息已知的情况下,根据改进的分布式覆盖算法,移动多机器人运动到各自划分区域的质心即可收敛到最优感知分布。建立两种异构机器人的运动学模型,分析其运动特性,针对差分式移动机器人,采取直接控制的方式,针对Car-like式移动机器人则采用反步法的方式设计控制律。在机器人的硬件平台上,利用C语言编写了 ROS框架下的控制节点,实现单一机器人的运动控制。在单机器人运动控制的基础上,结合改进的分布式覆盖算法,设计整个多机器人系统的分布式覆盖策略,利用网络实现机器人之间的信息交互。最后对整个算法进行仿真,同时选定实验区域,通过实物实验,实现了异构多机器人系统的分布式覆盖,证明了改进算法的有效性和可靠性。
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