基于无线传感器网路的多移动机器人编队控制技术研究

本项目研究基于无线传感器网络（WSN）的多移动机器人编队控制技术，当WSN感知到某些区域发生异常时能够引导多个机器人组成队列到达相关区域，采取相应的动作继而影响或控制环境参数的变化，完成单一个体机器人所不能实现的任务。主要工作包括：建立基于RSSI势场空间的多移动机器人相对于WSN信标节点的编队控制网络模型；采用改进随机生成树方法建立一种在动态障碍物存在环境下的队列路径规划方法，通过状态控制实现对障碍物识别，使移动机器人队列准确快速到达目的地；设计基于区域控制的机器人队列转换方法，将机器人控制在某一固定区域进行队列变换，以提高队列变换准确性；建立移动机器人编队容错控制策略，实现对故障机器人的检测、搜索定位、替换以及队列恢复等功能。通过理论及试验研究，最终实现在复杂环境下，基于WSN的多移动机器人编队控制网络。该技术的研究将为移动机器人提供一种不依赖于卫星系统等其他技术手段的编队控制新方法。

本课题旨在研究工作在未知环境下，基于无线传感器网络的多移动机器人编队控制算法。建立了单一机器人和多机器人相对于WSN信标节点的导航空间模型，采用RSSI势场量化的坐标空间描述机器人状态和导航目标，在很大程度上减少了信道传输模型误差对导航定位精度的影响；设计了在无线传感器网络中移动机器人的定位方法和定位过程，并建立了基于WSN的多移动机器人航向角运动控制模型；基于Leader-Follower方法对多移动机器人的队形变换和队形保持进行研究，选取单一移动机器人作为其他节点的领航者，降低了编队算法的复杂度，并通过对移动节点速度的调节和反馈克服了某个移动节点掉队的现象，使得队形的完整度得以保持；基于模糊推理算法，通过Leader机器人将超声波传感器和航向角度传感器的算法融合结果发送给Follower移动机器人，进而机器人队列进行自主规划行进路径，并随时报告自身轨迹数据，从而实现了移动机器人队列的避障功能；建立基于无线传感器网络的多移动机器人试验平台，对所研究方法和理论进行验证试验，实验结果验证了方法的有效性。本项目可为基于无线传感器网络的移动节点控制技术提供重要的理论支持。.基于本项目，获省部级奖项1项，共发表论文10篇，其中SCI收录4篇， EI收录1篇，国际会议4篇，授权国家发明专利3项，申请受理国家发明专利1项，培养学生12人。