多移动机器人混合避障算法的编队策略.docx

第36

第36卷第3期2024年3月

Vol.36No.3Mar.2024

JournalofSystemSimulation

多移动机器人混合避障算法的编队策略

刘福琳1,3，李庆鑫2,3,4*

(1.沈阳工业大学软件学院，辽宁沈阳110870；2.中国科学院网络化控制系统重点实验室，辽宁沈阳110016；

3.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016；4.中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳110169)

摘要：针对多移动机器人系统在未知静态障碍物环境下的编队避障问题，提出了一种多移动机器人混合避障算法的编队策略，使多移动机器人系统在整个运行过程中保证系统内不发生碰撞，并且在未知静态障碍物环境中能最大程度地保持队形进行有效避障，以及能够在较短时间到达指定目标点。该编队策略基于领航跟随法和人工势场法，将系统内机器人划分为领航机器人及跟随机器人，并根据各自角色任务的差异，对其采用了不同改进方法的人工势场法进行避障，形成一种混合避障算法，其中针对领航机器人提出了LAPF（leaderartificialpotentialfield）避障算法，该算法改进了传统人工势场法的斥力函数，解决了传统人工势场法极易陷入局部极值困境的问题，并有效缩短了避障过程所用时间。为保证整个系统运行过程及避障行为之后能够恢复队形保持系统稳定性，该编队策略利用一致性模型控制机器人的速度，使领航机器人与跟随机器人的状态趋于一致，进而保持队形。仿真结果验证了LAPF算法及该多移动机器人混合避障算法编队策略的有效性。

关键词：多移动机器人；一致性编队；领航跟随法；人工势场法；避障

中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1004-731X(2024)03-0726-09

DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1249

引用格式:刘福琳,李庆鑫.多移动机器人混合避障算法的编队策略[J].系统仿真学报,2024,36(3):726-734.

Referenceformat:LiuFulin,LiQingxin.FormationStrategyofHybridObstacleAvoidanceAlgorithmforMultipleMobileRobots[J].JournalofSystemSimulation,2024,36(3):726-734.

FormationStrategyofHybridObstacleAvoidanceAlgorithmforMultipleMobileRobots

LiuFulin1,3,LiQingxin2,3,4*

(1.CollegeofSoftware,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110870,China;2.KeyLaboratoryofNetworkedControlSystems,

ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;3.ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;

4.InstitutesforRoboticsandIntelligentManufacturing,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110169,China)

Abstract:Fortheobstacleavoidanceproblemofmultiplemobilerobotsintheunknownstaticobstacleenvironment,thispaperproposedaformationstrategyofahybridobstacleavoidancealgorithmformultiplemobilerobots,ensuringthatmultiplemobilerobotsdonotcollideduringoperation,canmaintaintheformationtothemaximumextentintheunknow