障礙場中集群微機(jī)器人的運(yùn)動控制研究.pdf

1、微型機(jī)器人集群在空間探測、危險區(qū)域等具有挑戰(zhàn)性的障礙場區(qū)域能夠完成單獨(dú)微機(jī)器人所無法解決的問題，因此得到很多機(jī)器人領(lǐng)域的專家學(xué)者的關(guān)注。
　　本文以實(shí)驗(yàn)室搭建障礙場環(huán)境為背景，自主設(shè)計研發(fā)的微型機(jī)器人為平臺，展開對微機(jī)器人集群在障礙場中的執(zhí)行特定任務(wù)所涉及到的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索性研究，目的是為集群化微機(jī)器人真正的實(shí)用化提供關(guān)鍵的技術(shù)指導(dǎo)和理論支持。
　　為了開展本課題的研究，自主設(shè)計和研發(fā)了基于差速驅(qū)動的輪式微機(jī)器人 SR

2、ob的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)微機(jī)器人在障礙場中執(zhí)行任務(wù)的需求，設(shè)計了相應(yīng)的硬件體系和軟件架構(gòu)，很好地實(shí)現(xiàn)了對微機(jī)器人的控制。
　　根據(jù)微機(jī)器人在障礙場中執(zhí)行任務(wù)時需要實(shí)時與控制中心進(jìn)行通信、交互數(shù)據(jù)，而微機(jī)器人在障礙場中的通信距離受到障礙物的限制，導(dǎo)致執(zhí)行任務(wù)的微機(jī)器人出現(xiàn)和控制中心通訊中斷的現(xiàn)象，結(jié)合沃洛諾伊分割方法，提出改進(jìn)的基于向量算法，將多個轉(zhuǎn)接機(jī)器人作為中間節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了通信轉(zhuǎn)接。通過虛擬斥力的方法使得機(jī)器人之間的距離在其通

3、信距離范圍內(nèi)不斷增大，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，進(jìn)而增大了執(zhí)行任務(wù)的微機(jī)器人與控制中心之間的通信距離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。
　　考慮了微機(jī)器人的感知能力和處理器的計算能力，提出了基于紅外傳感器的邊界探測算法，在降低識別邊界的復(fù)雜度的同時也能有效地進(jìn)行未知環(huán)境的探測。針對微機(jī)器人集群在障礙場中的路徑規(guī)劃問題，結(jié)合微機(jī)器人集群的路徑規(guī)劃和避免碰撞的依賴條件，提出了路徑規(guī)劃的混合目標(biāo)函數(shù)。利用改進(jìn)的人工蜂群算法求解混合目標(biāo)函數(shù)來獲得