控制理论与应用

作者：刘中常,王明杰,郭戈

单位：大连海事大学船舶电气工程学院,大连海事大学船舶电气工程学院,大连海事大学船舶电气工程学院

关键词：轮式移动机器人; 预测窗; 加速度变化障碍; 相互避碰; 避障算法

基金：国家自然科学基金项目(61703445, 61573077, U1808205), 辽宁省自然科学基金项目(20180540064), 广东省自然科学基金项目(2017A030310050), 大连市科技创新基金项目(2019J12GX040), 中央高校基本科研业务费专项资金项目(3132019107)资助.

针对非线性轮式移动机器人的避障以及多机器人间的相互避碰问题, 提出了一种基于预测窗的避障避碰算法. 首先为了便于预测碰撞的发生, 通过反馈线性化将非线性的机器人运动学模型转化成线性模型; 然后根据线性模型预测会导致机器人发生碰撞的所有相对虚拟加速度变化量集合, 称之为加速度变化障碍. 基于此, 为每个机器人构造既能躲避障碍物又能相互避碰的可行加速度变化集合. 然后通过优化指标函数求得最优虚拟加速度变化量, 最后将其转换成机器人的实际控制量. 这种算法与现有的相比, 可使机器人在避障或避碰过程中的行驶方向角、线速度的变化幅值更小, 角速度和线加速度的变化更为平顺, 而且运行所用的平均时间更短. 仿真结果演示了所提出算法的有效性和相对于已有方法的优势.

来源：2020年第5期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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