含障碍梯形虚拟管道内受速度约束机器人集群的分布式控制

在我们之前的工作中，我们设计了一种梯形虚拟管道以引导机器人集群穿过狭窄开口。本文将梯形虚拟管道的应用扩展至管道内部存在静态障碍且机器人具有严格速度约束的情形。我们首先针对无障梯形虚拟管道提出一种分布式集群控制器，并给出梯形虚拟管道与速度约束之间的关系。随后，通过将含静态障碍的梯形虚拟管道划分为若干无障子梯形虚拟管道，提出了一种用于避障的切换逻辑。形式化分析与证明表明所有机器人均能安全通过梯形虚拟管道。此外，我们通过数值仿真与真实实验验证了方法的有效性。