机器人编队控制方法研究

　　编队控制是对多机器人协同完成复杂任务的基本要求，是多机器人系统研究中最基本的问题之一，也是学术界的研究热点。本书理论联系实践，基于非线性系统秩理论研究了多机器人非线性系统的可控性和可观测性，给出了详细的数学模型推导过程，并详细介绍了面元分析法理论；还对相关理论进行了仿真分析和实验验证。本书内容丰富，可读性强，有利于读者理解和掌握相关领域理论知识，以及提升工程实践能力。

　　韩青，长江师范学院教师，近几年一直从事机器人控制研究，相关研究成果发表在国内外知名期刊上，部分研究成果实现成果转化，其中《连续热镀有花镀锌钢板新工艺开发与应用》获2019年重庆市科技进步三等奖。

1  绪论
1.1  概述
1.2  多机器人编队控制研究方法与发展动态
1.2.1  多机器人编队控制方法
1.2.2  多机器人编队控制发展动态
1.3  基于纯角度观测信息的多机器人编队控制研究现状
1.4  本书主要研究内容
1.5  本章小结
2  基于纯角度观测信息的多机器人编队控制方法
2.1  编队控制策略
2.2  机器人领航-跟随编队控制及其可观测性
2.2.1  “1-1”机器人领航-跟随运动模型
2.2.2  李导数及机器人领航-跟随非线性系统可观测性
2.3  基于UKF的输入-输出状态反馈闭环控制
2.3.1  UKF算法
2.3.2  输入-输出状态反馈闭环控制
2.4  仿真实验与结果分析
2.4.1  实验条件
2.4.2  结果分析
2.5  实验验证
2.5.1  Turtlebot移动机器人实验平台
2.5.2  Turtlebot移动机器人操作系统
2.5.3  实验方案
2.5.4  领航机器人做类S形运动实验
2.5.5  领航机器人做圆形运动实验
2.6  本章小结
3  基于纯角度观测信息的多机器人级联编队控制方法
3.1  “1-1-1”机器人领航-跟随运动模型
3.2  多机器人级联领航-跟随系统可控性
3.3  多机器人级联领航-跟随系统可观测性
3.4  多机器人级联领航-跟随编队控制
3.5  仿真实验与结果分析
3.5.1  实验条件
3.5.2  结果分析
3.6  实验验证
3.6.1  领航机器人做8字形运动实验
3.6.2  领航机器人做螺旋形运动实验
3.7  本章小结
4  多机器人级联编队轨迹跟踪控制方法
4.1  移动机器人运动模型
4.1.1  单个移动机器人运动模型
4.1.2  机器人级联领航-跟随运动模型
4.2  多机器人级联编队轨迹跟踪控制
4.3  仿真实验与结果分析
4.3.1  实验条件
4.3.2  结果分析
4.4  本章小结
5  基于领航机器人定位的多机器人编队控制方法
5.1  轮式领航机器人定位
5.1.1  机器人运动模型
5.1.2  基于PF算法的领航机器人定位
5.1.3  领航机器人系统的可观测性
5.2  多机器人领航-跟随编队控制
5.2.1  “1-1”机器人领航-跟随运动模型
5.2.2  多机器人领航-跟随编队控制
5.3  车式领航机器人定位
5.3.1  机器人运动模型
5.3.2  领航机器人系统的可观测性
5.4  多机器人级联领航-跟随编队控制
5.4.1  “1-1-1”机器人领航-跟随运动模型
5.4.2  多机器人级联领航-跟随编队控制
5.5  仿真实验与结果分析
5.5.1  实验条件
5.5.2  结果分析
5.6  本章小结
6  基于面元分析法的多机器人编队避障控制方法
6.1  基于面元分析法的领航机器人避障算法
6.2  不规则形状障碍物的圆或圆弧小二乘法拟合建模
6.3  多机器人编队避障控制
6.3.1  “1-2”机器人领航-跟随运动模型
6.3.2  多机器人编队控制
6.4  仿真实验与结果分析
6.4.1  实验条件
6.4.2  结果分析
6.5  实验验证
6.5.1  SLAM构图
6.5.2  特征提取及轨迹规划
6.5.3  机器人自主导航
6.6  本章小结
7  总结与展望
7.1  总结
7.2  展望
参考文献
附录A
附录B
附录C
索引