基于Voronoi和虚拟力的多机器人持续监控研究

作者：袁国栋; 李宗刚^*; 杜亚江; 陈引娟

来源：控制工程, 2021, 28(09): 1842-1849.

DOI：10.14107/j.cnki.kzgc.20190580

• 多机器人系统
• 持续监控
• Voronoi
• 虚拟力

针对有障碍环境中多机器人系统持续监控问题,基于泰森多边形(Voronoi diagram)和虚拟力方法提出了一种分布式监控算法,其中机器人监控路径由其与周围环境、相邻机器人及目标点之间的虚拟力合力共同确定,以实现对任务区域内所有目标点的持续监控。首先,利用Voronoi实现对监控区域的划分,并结合所引入的重叠质心和有效质心概念,实现了区域覆盖重叠率的计算。在此基础上,利用Voronoi和虚拟力构建了机器人运动模型,设计了机器人避障及状态信息实时更新算法。再次,通过大量仿真实验,分析了环境变化、感知模型、机器人数量、区域重叠率等因素对机器人完成持续监控任务的影响。仿真结果表明,所提分布式算法提高了多机器人系统对任务区域的持续监控效率。

• 单位
  兰州交通大学; 机电工程学院