基于改进速度障碍法的多机器人避碰规划算法

计算机工程与应用 ›› 2012, Vol. 48 ›› Issue (32): 47-51.

基于改进速度障碍法的多机器人避碰规划算法

黄永龙，仲训昱

厦门大学信息科学与技术学院，福建厦门 361005

出版日期:2012-11-11 发布日期:2012-11-20

Improved velocity obstacles-based collision avoidance algorithm for multiple mobile robots

HUANG Yonglong, ZHONG Xunyu

School of Informaiton Science and Technology, Xiamen University, Xiamen, Fujian 361005, China

Online:2012-11-11 Published:2012-11-20

摘要/Abstract

摘要： 针对多移动机器人运动协调中的动态安全避碰问题，在分析速度障碍法原理的基础上，设计用于机器人之间相互避让的互动速度法则，并通过制定机器人的碰撞时间、碰撞距离因子对构型障碍的大小进行实时调整，把运动障碍物、动力学约束下的多步可达窗口、目标点都映射到一种速度变化空间当中，使多机器人的动态避碰问题转化为一种最优化问题，并构造了新的优化评价函数；设计了基于改进速度障碍法的机器人动态避碰规划算法。仿真实验表明，该方法有效地克服了碰撞冲突，实现了多机器人之间的运动协调控制，提高了机器人追踪运动目标的快速性。

关键词: 多机器人, 速度障碍, 动态避碰, 运动规划

Abstract: The dynamic avoiding collision of multiple mobile robots is studied. Based on the analysis of the principle of velocity obstacles, it designs the interactive velocity methods and defines the collision time and collision distance factor to adjust configuration obstacles, the mobile obstacles, multi-step planning window under dynamic constraints and the goal point are mapped in a new set velocity variation space. Furthermore, in the velocity variation space, it translates the multi-robot dynamic collision avoidance problem into an optimization problem with a new objective function, and the corresponding dynamic collision avoidance arithmetic is designed. Simulation results show that this method is effective to overcome the impact of conflict, achieve an effective coordination and control between multi-robots, and improve the tracking of fast moving targets.

Key words: multi-robots, velocity obstacles, dynamic collision avoidance, motion planning

黄永龙，仲训昱. 基于改进速度障碍法的多机器人避碰规划算法[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(32): 47-51.

HUANG Yonglong, ZHONG Xunyu. Improved velocity obstacles-based collision avoidance algorithm for multiple mobile robots[J]. Computer Engineering and Applications, 2012, 48(32): 47-51.

[1]	解迎刚，兰江雨. 协作机器人及其运动规划方法研究综述[J]. 计算机工程与应用, 2021, 57(13): 18-33.
[2]	江涛，张志安，程志，李金芝，陆静. 改进遗传算法与领航跟随法的机器人编队方法[J]. 计算机工程与应用, 2020, 56(3): 240-245.
[3]	贾枭，张国良，徐君，杜柏阳，林志林. 异构多机器人编队相互通信时延精确控制[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(12): 258-263.
[4]	曹洁，朱宁宁. 动作预测在多机器人强化学习协作中的应用[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(8): 257-260.
[5]	王岩，朱齐丹，刘志林，杨震. 欠驱动船舶的运动规划和全局指数跟踪控制[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(5): 18-22.
[6]	曹洁，朱宁宁. 动态环境中的多机器人协同搬运[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(23): 252-256.
[7]	厉虹，张甜. 改进PSO在欠驱动机器人运动规划中的应用研究[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(6): 221-224.
[8]	王珂珂1，2，赵汗青1，吕强1. 参数化运动模型和PSO的自主车运动规划方法[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(29): 214-219.
[9]	刘山，梁文君. 多机器人协作搬运路径规划研究[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(32): 197-201.
[10]	冯洪奎¹，鲍劲松^1，2，金烨^1，2. 广义Voronoi图求解多机器人运动规划[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(22): 1-3.
[11]	姜丽梅，张汝波，王超伦. 生物交哺行为启发的群体机器人搜集行为研究[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(20): 142-145.
[12]	刘毅华¹,褚如元^1,2. 多机器人系统中的机器人运动控制[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(8): 72-75.
[13]	石杏喜,赵春霞,郭剑辉. 多机器人导航中VRS的构建及定位算法研究[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(5): 200-202.
[14]	姜健,闫继宏,臧希喆,赵杰. 基于组合拍卖的多机器人任务死锁解决方法[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(4): 1-3.
[15]	张学习,杨宜民,何启承. 多机器人系统的一种快速会话建立方法[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(35): 226-228.