[发明专利]多机器人追捕者围捕单移动目标的自适应围捕方法

摘要

本发明公开了一种多机器人追捕者围捕单移动目标的自适应围捕装置与方法，包括以下方法围捕过程多阶段化首先将围捕过程进行多阶段建模，将围捕任务划分为搜索、追逐、包围、抓捕四个阶段，然后分别采用与以上四种阶段相对应的策略进行控制；基于仿生神经网络的追逐策略将多机器人系统中采用的仿生神经网络方法迁移到围捕环境中，对多机器人追捕者进行追捕引导；角度关系包围方法利用角度关系，对追捕者移动方向进行调整；多虚拟势能点方法设置多个虚拟势能点，形成抓捕队形，完成最终的围捕任务。本发明将围捕过程划分成不同的阶段，在追逐阶段利用仿生神经网络方法来解决环境的未知性、动态性和实时性，完成高效的避障追逐和围捕过程。

主权项

多机器人追捕者围捕单移动目标的自适应围捕方法，其特征在于：其方法包括以下步骤：步骤一、围捕过程多阶段化：首先将围捕过程进行多阶段建模，将围捕任务划分为搜索、追逐、包围、抓捕四个阶段，然后根据不同阶段的任务特征，分别采用与以上四种阶段相对应的策略进行控制；步骤二、基于仿生神经网络的追逐策略：将多机器人系统中采用的仿生神经网络方法迁移到围捕环境中，对多机器人追捕者进行追捕引导；步骤三、角度关系包围方法：利用不同追捕者之间的角度关系，对追捕者移动方向进行调整，以便于对移动目标形成包围圈；步骤四、多虚拟势能点方法：通过设置多个虚拟势能点，形成合适的抓捕队形，完成最终的围捕任务；所述步骤三具体为：对追捕者移动方向进行调整，以便于对移动目标形成包围圈，需要通过计算找到处于最外围追捕者的移动方向θha 和θhb，寻找最外围追捕者的移动方向θha 和θhb 的方法为：(1) 计算出移动目标到每个追捕者的角度，用angle{.} 函数计算；(2) 对第(1) 步中得到的角度排序；(3) 计算出相邻追捕者之间的逆时针夹角；(4) 找到最大的夹角，对应产生这个最大夹角的两个追捕者就是要求的最外围两个追捕者，且这个夹角的起始边对应的追捕者为ha，结束边对应的追捕者为hb；(5) 计算追捕者ha 到追捕者hb连线与x 轴的夹角，即α，然后找到指向移动目标的垂直方向，从而得到最外围两个追捕者下一步的移动方向，即α＝ angle(Pha,Phb)，θha ＝θhb＝α+90度；所述步骤(1) 的angle{.} 函数具体为：且函数angle(.) 将计算出的角限制在[0,2π) 之间，上述公式中pr，pn表示二维追捕场景中的两个点，xr，yr表示pr点的横坐标和纵坐标，xn，yn表示pn点的横坐标和纵坐标。