网络化的多机器人协同控制

多移动机器人系统、网络化远程控制等是当前移动机器人领域的热点研究问题。移动机器人的控制问题可以归结为镇定和跟踪两类，而定位与导航是控制的基础。通过传感器网络进行定位与导航，既实现了网络化远程控制，也同时解决了定位导航问题。移动机器人与无线传感器网络的结合是学科发展的必然结果。 在无线传感器网络的研究当中，移动机器人通常只作为定位目标，其本身装备了各类型传感器，能独立地按本地规划路径运动，两者之间不存在信息反馈。研究的重点在于无线传感器网络组网模式、拓扑控制、路由协议、能耗等方面。 然而，移动机器人的作用不仅在于充当跟踪目标，同时可作为网络中的控制对象，组成网络化的多移动机器人系统，其协同控制同样具有重大的研究意义。 在国家自然科学基金重点项目的资助下，华南理工大学自动化科学与工程学院苏为洲教授带领核心团队开展了基于无线传感器网络反馈的多移动机器人协同控制研究，主要分为无线传感器网络多目标跟踪系统及网络化的多移动机器人控制两部分内容，两者紧密相联。网络化的多移动机器协同控制系统中，移动机器人获得无线传感器网络的定位导航数据并接受运动命令，据此作为控制器的输入，实现了真正意义上的网络反馈控制，并且能与其他机器人保持同步。该平台的实现并稳定运行标志着多目标实时跟踪、多移动机器人网络反馈控制技术水平已达国内同行领先水平。 本文首先介绍了移动机器人和无线传感器网络各自的研究热点和现状，并重点介绍了网络化的机器人研究现状。其次，针对特定型号的移动机器人进行了大量本地控制研究实验，结合移动机器人运动学模型等理论知识掌握该类移动机器人的运动特性。在实现了无线传感器网络多目标跟踪定位的基础上，进一步开发了基于无线传感器网络反馈的多移动机器人协同控制系统，通过网络反馈控制，主、从机器人之间保持同步运动。最后，介绍了一种移动机器人协同轨迹跟踪控制算法，掌握控制器设计的原理，并针对无线传感器网络中的移动机器人，设计了多移动机器人协同轨迹跟踪LQG控制器，仿真结果证明，该算法能达到协同控制目标。