基于感知信息的USV目标环绕跟踪方法

无人水面艇(USV)作为一种智能水面工具,可实现航行控制、水面目标识别与感知等基本功能,但伴随着工程需求的多元化,如水面失事货轮、未知船只特征识别、失事飞机等搜救探测任务,该基本功能已无法完成任务,因此需要开展一种可对目标进行稳定跟踪并完成360°环视的方法研究。文中提出一种基于感知目标信息,通过对目标环绕跟踪,实现目标检测的方法。在对感知信息进行目标运动状态估计后,采用虚拟目标点跟踪算法计算出期望航向及速度,通过航向控制器及速度控制器实现对USV的位姿控制,同时加入重规划跟踪策略,以适应水面复杂环境并感知设备提供信息的误差扰动。以USV模型辨识方法获得模型并搭建仿真平台进行仿真验证,通过实航试验测试证明该算法设计的合理性。

非完整移动机器人路径跟踪的快速非线性模型预测控制方法

本文用快速非线性模型预测控制方法进行了非完整移动机器人路径跟踪问题的研究。采用虚拟目标跟踪法建立非完整移动机器人路径跟踪问题的非线性系统,转化为以Bolza形式的最优控制问题模型。通过一种障碍函数法处理不等式约束将其整合至性能指标函数中,基于拉格朗日乘数法建立最优化必要条件的线性方程组,以连续/广义极小残余算法(C/GMRES)为计算核心求解线性方程组并引入多重打靶法增加数值精度,同时提出一种优化求解方法降低算法计算负载。仿真对比结果表明,所提控制方法在满足实时性与保证控制精度的条件下具有更高的计算效率。最后通过实验结果证明所提出的控制方法在非完整移动机器人路径跟踪过程中的有效性。

起伏地形环境中多移动机器人协作运输策略

对多机器人协作运输时环境地形起伏不平,运输过程中机器人和物体发生滑动的问题,提出了起伏地形环境中的协作运输策略.将观测者-推动者模式的多机器人协作推箱子任务转换为多机器人编队任务,通过基于几何规划的虚拟目标序列跟踪方法实现被推动物体脱离运动方向时运输编队的重新形成.协作运输策略中的观测者机器人采用平缓地形优先(navigate plain first to destination,NPFD)导航策略指导编队运动.