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1、移动机器人编队控制的现状与问题杨甜甜1,刘志远1,陈虹2,裴润1(1.哈尔滨工业大学控制科学与工程系，黑龙江哈尔滨150001;2.吉林大学控制科学与工程系，吉林长春130025)摘要：随着机器人向系统应用的方向发展，移动机器人编队控制问题成为研究领域的热点问题。为此，依据解决编队控制问题的不同思路，总结了编队控制的各种研究方法：基于行为法、人工势场法、跟随-领航法、虚结构法、循环法、模型预测控制法、分布式控制法，分别对几种编队控制方法的基本思想和特点进行总结和分析，最后从通用性，稳定性，鲁棒性和安全性等方面阐述了移动机器人编队控制理论与应用方面有待进一步研究的几个主要
2、问题。关键词：移动机器人；编队控制；协调；合作中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：Formationcontrolofmobilerobots:thestateandopenproblemsYANGTian-tian1,LIUZhi-yuan1,CHENHong2,PEIRun1(1.DepartmentofControlScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;2.DepartmentofControlScienceandEngineering,JilinUnive
3、rsity,Changchun130025,China)Abstract：Inrecentyears,theresearchofformationcontrolhasreceivedmuchattentioninrobotics.Formultiplemobilerobots,acomprehensivereviewofformationcontrolunderdifferentkindsofscenariosisprovided.Recentresultsonapproachesincludingbehaviorbasedapproach,potentialfield
4、approach,leader-followerapproach,virtualstructureapproach,cyclicapproach,modelpredictivecontrolapproach,distributedapproacharereviewed.Someopenproblemsconcerningthetheoreticalandpracticalpropertiesarealsodiscussedfromtheaspectsofgenerality,stability,robustnessandsafety.Keyword:mobilerobo
5、t;formationcontrol;coordination;cooperation基金项目：国家自然科学基金资助项目(60234030)和(60374027)近年来，随着计算机技术和无线通信技术的发展,多机器人协调合作已经成为可能，而且得到了越来越多的应用。多个机器人协调合作可以完成单一机器人难以完成的任务。其中编队问题是多机器人协调合作中的一个典型性的问题，所谓的编队控制是指多个机器人在到达目的地的过程中，保持某种队形，同时又要适应环境约束的控制技术。多机器人的编队控制是目前国内外研究的热门课题，也是研究其它协调合作问题的基础。通常协调是为了解决机器人之间的冲突和
6、矛盾。对于自主移动机器人编队问题来说,冲突主要就是碰撞，也就是说在同一时刻多个机器人不能处于同一位置。协作是指机器人通过一种机制合作完成一项任务，对于自主移动机器人编队问题来说合作就是保持队形，在各时刻各机器人的位置满足一种数学关系。对于机器人系统而言，多机器人之间保持一定的队形具有许多优点，比如，空间结构中特定队形的实现可以充分有效的利用多移动机器人完成任务，缩短执行任务的时间，降低系统的成本，提高系统的工作效率，能充分获取当前的环境信息，在对抗性环境中能增强抵抗外界进攻的能力，并且能够提高鲁棒性等等。编队控制在军事、娱乐、生产等各个领域有广泛的应用。尤其是军事领域有
7、着广泛的应用，例如航天器、无人机的编队飞行、自主水下航行器的编队航行。因此，实现一个合理、有效的编队控制方法将具有重要的理论及现实意义。目前，关于机器人的编队控制国内外的学者作了大量的研究。本文依据解决编队控制问题的不同思路，总结并分析了编队控制的研究现状以及存在的问题。1机器人编队控制方法本文对几种编队控制方法的基本思想和特点进行总结和分析，并且指出关于编队控制需要进一步研究的几个问题。1.1基于行为法基于行为的控制方法主要是通过对机器人基本行为以及局部控制规则的设计使得机器人群体产生所需的整体行为。编队控制器由一系列行为组成，每个机器
