【摘要】：針對一類帶鄰域約束的空地異構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)的路徑規(guī)劃問題,提出了一種利用混合整數(shù)凸優(yōu)化模型進(jìn)行求解的方法.異構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)由一臺空中飛行機(jī)器人與一臺地面自主移動機(jī)器人構(gòu)成.機(jī)器人系統(tǒng)的任務(wù)是按給定順序訪問已知的目標(biāo)序列.由于空中機(jī)器人每次持續(xù)飛行時間受限,因此必須及時返回地面機(jī)器人以節(jié)省能量或補(bǔ)充能量.分別考慮了空中飛行機(jī)器人和地面移動機(jī)器人的最大運(yùn)動速度,空中飛行機(jī)器人的最小充電時間、最大滯空時間,以及各目標(biāo)位置的鄰域等約束,以完成所有目標(biāo)序列訪問任務(wù)的總時間最短為代價,建立了相應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化模型,從而將機(jī)器人系統(tǒng)的路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)凸優(yōu)化問題.基于建立的凸優(yōu)化模型,考慮飛行機(jī)器人起降過程的時間消耗,分析了無人機(jī)起降過程的敏捷性能對路徑規(guī)劃結(jié)果的影響.最后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的可行性和有效性.
[Abstract]:A hybrid integer convex optimization model is proposed to solve the path planning problem for a class of air-ground heterogeneous robot systems with neighborhood constraints. The heterogeneous robot system is composed of an aerial flying robot and a ground autonomous mobile robot. The task of a robot system is to access known target sequences in a given order. Because the flying time of the aerial robot is limited, it is necessary to return to the ground robot in time to save or replenish the energy. The maximum velocity of the flying robot and the mobile robot on the ground, the minimum charge time, the maximum lag time and the neighborhood of each target position are considered respectively. At the cost of the shortest total time to complete all target sequence access tasks, the corresponding target optimization model is established, and the path planning problem of the robot system is transformed into a mixed integer convex optimization problem. Based on the established convex optimization model, considering the time consumption of the takeoff and landing process of the flying robot, the influence of the agile performance of the takeoff and landing process of the UAV on the path planning results is analyzed. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by simulation experiments.
【作者單位】： 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院;冶金自動化與檢測技術(shù)教育部工程研究中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61573263,61203331) 湖北省科技支撐計劃(2015BAA018)
【分類號】：TP242

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本文編號：2186391