[发明专利]一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，特别涉及一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法。

背景技术

机器人避障是指机器人导航过程中避开周围的障碍物。随着机器人技术的纵深发展及广泛应用，对机器人的智能性提出了更高的要求。目前，移动机器人在实际问题中得到了越来越广泛的应用。通过多移动机器人间的合作，可提高机器人系统在作业过程中的效率，进而当工作环境发生变化或机器人系统局部发生故障时，多移动机器人系统仍可通过本身具有的合作关系来完成预定的任务。然而，对不确定复杂环境、无法装置各种监测设备或由机器人局部故障引起的网络拓扑结构的变化没有较好地解决方案，从而使多移动机器人系统的服务对象或工作环境受到限制。首先，以往对于多机器人系统的研究大多集中在环境条件已知、可装置各种监测仪器的场景，机器人本身并没有过多的传感器、摄像头等监测设备，因此无法自主的感知外界环境的变化；其次，以往的通信组网系统可以较好的实现多机器人之间的通信，但当系统中的机器人因故障而停止运行或无法正常工作时，其网络拓扑结构应当改变而不能自主改变，这就会影响多机器人之间的协作。在动态避障实时控制过程中往往由于存在局部最优解，因此容易产生死锁现象，因而可能使移动机器人在到达目标点之前就停留在局部最优点。或者不能精确地预测障碍物运动加速度，不便于避障的路径规划。

因此急需一种多移动机器人系统的动态避障、编队控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种多移动机器人系统的动态避障方法，该方法采用一种模糊编队及避障控制方法来实现多移动机器人系统的控制。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种面向多移动机器人系统的模糊编队及避障控制方法，包括以下步骤：

S1：领航机器人检测运行的前向区域是否有障碍物；

S2：如果无，则按原来队形的编队状态继续运行；

S3：如果有，则多移动机器人系统进入避障状态，并以广播的形式告知所有跟随机器人；

S4：跟随机器人根据存储的不同队形信息以及领航机器人广播的信息切换队形，并确定在编队队形中的位置；

S5：重发步骤S1-S5。

进一步，所述队形信息包括与领航机器人保持的距离和角度信息。

进一步，所述避障状态采用领航机器人避障模糊控制，所述领航机器人避障模糊控制的具体步骤如下：

S311：通过安装在领航机器人不同方向的传感器获取障碍物的距离信息和方向信息；

S312：将距离信息和方向信息输入到模糊推理机进行模糊计算得到模糊控制策略；

S313：模糊控制策略反模糊化并输出。

进一步，所述模糊避障控制策略包括转向信息和转速信息，所述转速信息为匀速，所述转向信息是通过以下模糊推理机来实现的：

S321：根据左方、前方、右方三个方向上的传感器获取的障碍物距离信息和实际经验设定模糊推理规则库得到决策值：

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、近处、近处，则决策为右转μ₁；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、近处、远处，则决策为右转μ₂；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、远处、远处，则决策为右转μ₃；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、近处、近处，则决策为左转μ₄；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、远处、近处，则决策为左转μ₅；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、远处、远处，则决策为前行μ₆；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为远处、近处、远处，则决策为左转μ₇；

若障碍物在左方、前方、右方的距离隶属度分别为近处、远处、近处，则决策为前行μ₈；

其中，左方、前方、右方均是障碍物相对于领航机器人的相对方向；所述近处、远处根据实际情况设定障碍物相对于领航机器人的距离；

S322：按以下方式对输出的决策值进行计算得到模糊输出离散值：

μ_TL＝μ₄∨μ₅∨μ₇