未知环境下群机器人多目标搜索协同控制

王 茂 周少武 张红强 吴亮红 周 游 何昕杰

(1.湖南科技大学信息与电气工程学院,湖南湘潭 411201;2.湖南理工职业技术学院,湖南湘潭 411206)

1 引言

群体智能是受自然界社会型生物的群体行为所启发,是简单信息处理单元在信息交互中涌现的解决问题的能力,信息处理单元之间相互独立,是一种分布式方法.群机器人系统是以简单机器人为信息处理单元的群体智能系统,具有典型的分布式的特点,而机器人个体有着同构、结构简单的特点[1].机器人与机器人之间以及机器人与环境之间有着简单的交互,根据交互获得的信息,各个机器人进行分布式运动,而在整个机器人系统上涌现出智能行为,进而可以完成一定的任务[2].群机器人技术可广泛应用于灾后搜救[3-4]、物料搬运[5]、环境探测[6]、目标围捕[7-9]、火灾监控等任务中[10],在军用、工业和民用等领域有着广泛的应用[11-14].

目标搜索是群机器人的一个应用方向,可运用于搜救、搜寻某种信号源、勘探自然资源、探测敌军位置等[15].XUE等[16]将群机器人搜索映射到粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)并提出时变字符群(time-varying character swarm,TVCS)的概念后,基于预期演化位置的控制原理,提出了一种异步通信策略,该通信策略在搜索效率体现出一定优越性;ZHANG等[17]针对多目标搜索提出多目标搜索中的合作协同和竞争协同以扩大感知范围降低空间冲突;类比于物理环境中引力等引入人工势场函数[18-19],ZHANG等[20]针对复杂环境提出一种基于简化虚拟受力模型的循障方法,ZHOU等[21]引……