基于线性规划算法的多机器人系统的协同定位.pdf

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1、第27卷第3期计算机仿真2010年3月文章编号：1006—9348(2010)03—0151—05基于线性规划算法的多机器人系统的协同定位李闻白1，刘明雍1，赵涛2，裴襞1(1．西北工业大学航海学院，陕西西安710072；2．中国兵器工业集团第二零二研究所，陕西咸阳712099)摘要：传统的多机器人协同定位研究大多采用“主从式”模型，它要求给主机器人配备许多昂贵且不易获得的高精度定位设备，这在实际应用中有很大的局限性。针对这一问题，通过对多机器人“并行式”协同定位模型的分析，建立了机器人群体协同定位的线性传感器约束模型。在满足传感器约束条件下。利用线性

2、规划算法得到了系统内每一机器人的不确定区域。理论推导和仿真结果表明，该定位算法较高精度地实现了机器人群体的协同定位，且具有成本低、精度较高等工程实用价值。关键词：多机器人系统；协同定位；“主从式”；“并行式”；线性规划算法；不确定区域中图分类号：TP242文献标识码：ACooperativeLocalizationforMulti—．robotSystemsBasedonLinearProgrammingAlgorithmLIWen-bail，LIUMing—yon91，ZHAOTa02，PEIXuanl(1．CollegeofMarine，North

3、westenPolyteehniealUniversity，Xi’anShanxi710072，China；2．NO．202InstituteofChinaOrdnanceIndustryGroupCorporation，XianyangShanxi712099，China)ABSTRACT：Mostoftraditionalmethodstoresearchcooperativelocalizationformulti—robotsystemsn$e“Leader—Follows”model．Thatis，inordertoobtainhish—pr

4、ecisionlocalization，theprimaryrobotneedsequippingwithvail—OUSlocalizationequipmentswithhishaccuracy．However，thesophisticatedequipmentisalwaysexpensiveanddim·culttoobtain，whichhasgreatlimitationsinpracticalapplications．Inthispaper，weproposeanovellocalizmional—gorithmbyconstructin

5、gthesensorlinearconstraintsmodelforthemulti—robotsystemsbasedonstudyingthe“Paral·lel”cooperativelocalizationmodel．Byusinglinearprogrammingalgorithmandsatis匆ingthesensorconstraintsforev—crysinglerobotinthesystem，theuncertaintyregioncanbeobtained．Finally，thetheoreticalandsimulatio

6、nresultsshowthattheproposedalgorithmcanachieveahighprecisionlocalizationformulti——robotsystemsandhasgoodprac··ticalvaluesuchaslowcost，hiIsh—precision．KEY-WORDS：Multi—robotsystems；Cooperativelocalization；Leader—foHows；Parallel；Linearprogrammingalgo-rithm；Uncertaintyregion1引言分布式机器

7、人技术起源于十九世纪八十年代末期，它的主要任务是研究多机器人系统的运动控制、队形调整、目标追踪以及软件体系等。在以上诸多领域的研究和探索中，如何实现对系统内每一个机器人的精确定位是首要解决的关键问题¨’2J。传统的多机器人协同定位研究多采用“主从式”模型，要求在可重复利用的主机器人上装备精确度和可靠性很高的多种导航定位设备，而在从机器人上装备简单的较低精度的基金项目：国家863基金(2007AA809502C)；教育部新世纪优秀人才计划资助(NCET一06—0877)。收稿日期：2008—12—04设备，利用组合导航定位算法就可以实现对系统内每一成员的

8、实时精确定位H，4jj。然而，这些精密的导航定位设备往往非常昂贵且不易获得，因此这种高精度的“