论文摘要：野外多移动机器人总控制系统软件设计与实现

摘 要纵观半个世纪以来机器人的发展史，机器人技术在需求的牵引下已经得到了巨大的发展，对单机器人系统的研究已经逐渐的成熟。目前，人们对机器人的要求不再局限于单个机器人，多机器人系统研究是当前机器人领域的研究热点。正是在这种新的背景下，本文对野外多移动机器人总控制系统软件进行了研究和设计。总控制软件系统由四个模块构成，即通信模块、路径规划模块、任务分配模块和主控界面。根据课题要求和硬件平台结构，提出了多移动机器人总控制软件系统的设计框架。针对多移动机器人系统的特点，设计了通信接口和数据传输协议。目前关于多移动机器人路径规划方面的方法很多，包括人工势场法、神经网络法、遗传算法、模糊逻辑法、几何法和拓扑法等，任何一种方法都与环境建模紧密相关。由于本文中的机器人有超声 、红外等多种传感器，所以选用栅格地图进行环境描述。与此相对应，本文采用了一种改进的人工势场法，使用该法能够在栅格地图中迅速准确的规划出机器人运动路径，能够满足文中路径规划的需要。任务分配是多机器人总控制软件系统的重点研究内容。本文对多机器人编队问题进行了理论探讨，提出了适应野外环境的编队方案，具体给出了“一”字形和多边形编队的实现方法，并进行了“一”字形、三角形实验，验证了算法方案的可行性。在围捕时，为了加快多移动机器人路径规划的速度，减少路径规划的次数，我们引入了“虚拟范围”的概念。“虚拟范围”引入的前提是目标位置不能预测，只能假设在相当长的一段时间内，它可能在一个范围内运动，该范围即是“虚拟范围”。“虚拟范围”的引入保证了围捕机器人与目标距离较远快速接近目标。