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龍圖騰網(wǎng)獲悉重慶大學(xué)申請(qǐng)的專利一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114879676B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-03-21發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210540021.7，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05D1/43；該發(fā)明授權(quán)一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法是由林景棟;熊大略;王昶;閆冠松;黎楊;高俊峰設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-05-17向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明涉及一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該方法使用最大優(yōu)先指派算法和匈牙利算法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行位置分配，在保證最長(zhǎng)路徑距離最小的情況下，分配其他機(jī)器人的總路徑距離最小；再使用互惠速度障礙法優(yōu)化距離目標(biāo)點(diǎn)較遠(yuǎn)的機(jī)器人在避障過(guò)程中損耗的時(shí)間，進(jìn)一步縮短隊(duì)形變換完成的時(shí)間；最后使用改進(jìn)編隊(duì)速度障礙法進(jìn)行編隊(duì)，改善編隊(duì)在避障過(guò)程中短時(shí)間頻繁切換隊(duì)形的問(wèn)題。

本發(fā)明授權(quán)一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種多機(jī)器人編隊(duì)隊(duì)形變換與動(dòng)態(tài)避障方法，其特征在于，使用最大優(yōu)先指派算法和匈牙利算法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行位置分配，在保證最長(zhǎng)路徑距離最小的情況下，分配其他機(jī)器人的總路徑距離最小；再使用互惠速度障礙法優(yōu)化距離目標(biāo)點(diǎn)較遠(yuǎn)的機(jī)器人在避障過(guò)程中損耗的時(shí)間；最后使用改進(jìn)編隊(duì)速度障礙法進(jìn)行編隊(duì)，改善編隊(duì)在避障過(guò)程中短時(shí)間頻繁切換隊(duì)形的問(wèn)題；該方法具體包括以下步驟：S1：根據(jù)領(lǐng)航跟隨法的編隊(duì)模型設(shè)計(jì)編隊(duì)隊(duì)形描述矩陣，并以此設(shè)計(jì)編隊(duì)控制器；S2：使用最大優(yōu)先指派算法和匈牙利算法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行位置分配，并使用改進(jìn)互惠速度障礙法，優(yōu)化距離目標(biāo)點(diǎn)較遠(yuǎn)的機(jī)器人在避障過(guò)程中損耗的時(shí)間；S3：使用改進(jìn)編隊(duì)速度障礙法進(jìn)行編隊(duì)，改善編隊(duì)在避障過(guò)程中短時(shí)間頻繁切換隊(duì)形的問(wèn)題；S4：對(duì)機(jī)器人編隊(duì)以及障礙物、控制器進(jìn)行建模；步驟S1中，定義位置矩陣來(lái)描述一個(gè)機(jī)器人在期望編隊(duì)隊(duì)形中的位置，其中Rid為該機(jī)器人的ID號(hào)，用于標(biāo)識(shí)該機(jī)器人的身份；Rlid為編隊(duì)中領(lǐng)航者機(jī)器人的ID號(hào)；lid、分別為期望編隊(duì)隊(duì)形中該機(jī)器人與領(lǐng)航機(jī)器人之間的距離和角度；步驟S1中，機(jī)器人編隊(duì)由n個(gè)具有相同運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的輪式移動(dòng)機(jī)器人組成，其在全局坐標(biāo)系∑XOY下的位置坐標(biāo)矩陣表示為：Pl＝[xlylθl]r，其中xl和yl分別表示第，個(gè)機(jī)器人兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線中點(diǎn)在X軸上的坐標(biāo)和在Y軸上的坐標(biāo)，θl表示第l個(gè)機(jī)器人速度方向與慣性坐標(biāo)系X軸的夾角；機(jī)器人編隊(duì)的時(shí)耗矩陣與資源耗費(fèi)矩陣分別為AN×M和BN×M時(shí)，機(jī)器人到目標(biāo)位置的路徑長(zhǎng)度的時(shí)耗矩陣與資源耗費(fèi)矩陣中的元素為：aij＝bij＝|Gj-Ri|，1≤i≤N，1≤j≤M；其中，Ri和Gj分別為機(jī)器人與目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，N與M表示機(jī)器人編隊(duì)的時(shí)耗矩陣與資源耗費(fèi)矩陣的階次；使用最大優(yōu)先指派算法求得最小的最大消耗時(shí)間為：tmax＝max{aij,i＝1,2，…，N，j＝solve[i]，j≠0}，其中solve[RawIndex]＝ColumnIndex；再構(gòu)造方陣CN+n×M+m，由最小的最大消耗時(shí)間約束下的條件使用匈牙利算法求解路徑之和最小的分派結(jié)果，方陣CN+n×M+m為： 其中，n和m表示普遍情況下與比原矩陣多出來(lái)的階次；改進(jìn)互惠速度障礙法，具體包括：對(duì)于兩個(gè)性能和體積相同的機(jī)器人A和機(jī)器人B，A的當(dāng)前位置矢量為PA，目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量為GA，B的當(dāng)前位置矢量為PB，目標(biāo)點(diǎn)的位置矢量為GB，則機(jī)器人A在避障過(guò)程中需要承擔(dān)的責(zé)任比例為： 機(jī)器人B在避障過(guò)程中需要承擔(dān)的責(zé)任比例為： 對(duì)于機(jī)器人A而言，由機(jī)器人B造成的速度障礙為： 其中，VA、VB分別表示機(jī)器人A、B的速度，VA'表示機(jī)器人A在速度障礙中的速度，表示障礙物B對(duì)機(jī)器人A的速度障礙；步驟S3中，改進(jìn)的編隊(duì)速度障礙法具體包括：在所有方向上由障礙物導(dǎo)致的編隊(duì)速度障礙為： 其中，vθ為沿著方向θ的單位速度，vo表示障礙物O的速度，τ表示時(shí)間范圍，t-,t+表示發(fā)生碰撞的時(shí)間下限和上限，po表示障礙物O在以編隊(duì)包圍盒為中心的坐標(biāo)系上的位置，h表示包圍盒高度的一半；隊(duì)形評(píng)價(jià)函數(shù)EF為：EF＝pFvF·vpref其中，pF表示人為地給予每個(gè)編隊(duì)隊(duì)形一個(gè)優(yōu)先級(jí)，vF表示機(jī)器人編隊(duì)的實(shí)際速度，vpref表示機(jī)器人編隊(duì)的期望速度；待選速度的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)E為：E＝-α1·Δstr+α2·P-α3·Dv其中，Δstr表示結(jié)構(gòu)變形指標(biāo)，P表示待評(píng)價(jià)速度所屬隊(duì)形的隊(duì)形優(yōu)先級(jí)，其值等于pF，Dv表示待選速度與期望速度的歐氏距離，α1、α2和α3為各個(gè)性能指標(biāo)的權(quán)重。

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