【技术实现步骤摘要】
一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法
本专利技术属于避障技术，具体为一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法。
技术介绍
近年来，随着制造工艺、机器人理论、控制理论和网络通信技术的不断发展，机器人技术也日趋成熟。相较于人类，机器人由于具有精度高、稳定性好和持续工作时间长的特点，正被广泛应用于各行各业。在执行复杂的任务时，多机器人可以通过相互协作的方式，拥有比单个机器人更好的鲁棒性和执行效率。因此，对于多机器人的研究，具有广阔的应用前景。编队作为多机器人协作技术中的一项基础研究，是指多机器人能够保持期望的空间队形，并且能够满足相应的环境约束。目前对于机器人编队中的避障研究主要有人工势场法，人工势场法是建立在每一个机器人独自避障的基础之上。在避障的过程中，每个机器人根据各自所处的环境，根据人工势场中的受力，进行各自的避障，但没有考虑整体队形，也没有相应的避障策略，因此对编队的队形破坏较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法。实现本专利技术目的的技术方案为：一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，包括以下步骤：步骤1、根据领航跟随编队建立运动学模型，其中，l表示领航机器人与跟随机器人之间的直线距离，表示领航机器人与跟随机器人之间的连线与领航机器人运动方向之间的夹角；步骤2、通过引入障碍物分布区域角，改进领航机器人的斥力势场。建立完整领航机器人的人工势场，并对领航机器人进行受力分析。领航机器人根据在人工势场中受到的合力的大...
【技术保护点】
1.一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、根据领航跟随编队建立
【技术特征摘要】
1.一种采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据领航跟随编队建立运动学模型，其中，l表示领航机器人与跟随机器人之间的直线距离，表示领航机器人与跟随机器人之间的连线与领航机器人运动方向之间的夹角；
步骤2、通过引入障碍物分布区域角，改进领航机器人的斥力势场。建立完整领航机器人的人工势场，并对领航机器人进行受力分析。领航机器人根据在人工势场中受到的合力的大小和方向进行避障；
步骤3、将传统的跟随机器人引力势场修改为与领航跟随编队中的间距和相对角相关的势场，建立完整的跟随机器人人工势场，并对跟随机器人进行受力分析；
步骤4、将跟随机器人在势场中受到的各种力往l方向和垂直l方向上分解，并建立l方向的力与l的值之间的关系，建立垂直l方向的力与的值的关系，用相应的力来改变间距l和相对角的值。跟随机器人根据l和的大小实现避障。
2.根据权利要求1所述的采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，建立运动学模型，具体方法为：
步骤1-1、获取领航机器人坐标(xl,yl,θl)；
步骤1-2、确定跟随机器人在期望目标点的坐标(xf,yf,θf)与领航机器人坐标(xl,yl,θl)的关系：
式中，θl表示领航机器人运动方向与x轴之间的夹角，θf表示跟随机器人运动方向与x轴之间的夹角，(xl,yl)为领航机器人在直角坐标系下的坐标，(xf,yf)为跟随机器人在直角坐标系下的坐标。
3.根据权利要求1所述的采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，所述领航机器人人工势场包括：
领航机器人斥力场：
式中，Urep(x)为障碍物斥力势场，λ2为主要障碍物分布区域的斥力增益系数,λ3为其他区域的斥力增益系数，Φ为主要障碍物分布区域，γ为其它障碍物分布区域，Other表示超出障碍物影响半径的区域；
领航机器人引力场：
式中，Uatt(x)为领航机器人的引力势场，λ1为引力增益系数，表示机器人到目标点的距离。
4.根据权利要求3所述的采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，领航机器人受到的合力为：
F(X)＝Fatt(X)+Frep(X)
式中，F(X)为领航机器人受到的合力，Fatt(X)为领航机器人受到的引力，λ1为引力增益系数，表示机器人到目标点的距离，Frep(X)为领航机器人受到障碍物的斥力，λ2为主要障碍物分布区域的斥力增益系数,λ3为其他区域的斥力增益系数，Φ为主要障碍物分布区域，γ为其它障碍物分布区域，Other表示超出障碍物影响半径的区域。
5.根据权利要求1所述的采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，所述跟随机器人人工势场包括：
跟随机器人引力场：
Ual(l)＝0.5λl(l-lexp)2
式中，Ual(l)为与间距l相关的引力势场，为与相对角相关的引力势场，λl、分别是间距和相对角增益系数，lexp、分别是期望的间距和相对角，l、分别是实际的间距和相对角；
跟随机器人与障碍物之间的斥力场：
式中，Urep(X)为跟随机器人与障碍物之间的斥力势场，X＝(x,y)为机器人矢量位置，Xg＝(xg,yg)为目标点的矢量位置，X0＝(x0,y0)为障碍物的矢量位置，λ2分别为斥力增益系数，表示机器人到目标点的距离，表示机器人到障碍物的距离，ρ0是障碍物影响距离，n为大于0的实数；
跟随机器人与跟随机器人之间的斥力场：
式中，Uor(X)为跟随机器人与跟随机器人之间的斥力势场，λ4为机器人之间的斥力系数，为两机器人之间的距离，ρ1是跟随机器人之间相互影响距离。
6.根据权利要求5所述的采用领航跟随法的多机器人综合避障方法，其特征在于，跟随机器人受到的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周超，单梁，常路，周盛世，李军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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