多机器人协同控制优化策略

在现代社会中，伴随着计算机技术的快速发展，虽然单个机器人的能力、鲁棒性、可靠性、效率都有了大幅度的提升，但是在面对一些复杂的工作任务、多变的工作环境以及需要共同协作才能完成的任务时，仅凭单个机器人的能力是无法解决的。于是人们考虑由多个机器人组成的多系统通过协调和协作来完成单个机器人无法或难以完成的工作。相比于单机器人系统，多机器人系统可以大大提高工作效率，同时可以弥补单个机器人能力不足的缺点，因此多机器人系统得到了广泛的研究。

编队控制是多机器人系统研究的一个典型而普遍的问题。目前，研究较多的队形包括直线、菱形、楔形、圆形等。队形控制中常用的方法有leader-follower法、基于行为的控制法、虚拟结构法等。其中，虚拟结构法的基本思想是将多机器人编队的队形看作是一个刚体的虚拟结构，每个机器人是虚拟结构上相对位置固定的一点。当队形移动时，机器人跟踪对应的刚体固定点运动。(www.xing528.com)

搬运问题是多机器人编队应用的一个重要方面。在机器人搬运物料或工件过程中，由于货物的重量、体积或形状的要求，经常需要多机器人合作来完成任务。多机器人合作搬运，实际上是一个具有约束条件下的多机器人系统队形保持问题。在该问题中，对多机器人系统的约束条件是参与搬运工作的各个机器人的空间相对位置保持不变，每个机器人必须具有相同的运动速度和运动方向。Mecanum轮机器人具有全方位运动的能力，合作搬运的多个Mecanum轮机器人可以看作一个刚体的虚拟结构，该刚体同样可以实现平面上三自由度的运动。搬运过程要求载荷均布，因此多采用正多边形结构的队形。