非完整多机器人系统位姿同时规划:一种动态向量场方法

本文研究非完整多机器人系统的位置与姿态同时规划问题。与仅关注最终位置约束的常规研究不同,我们将非完整移动机器人建模为刚体,并为其最终状态引入姿态与位置约束。换言之,机器人不仅应到达指定位置,还需同时指向期望姿态。该问题的挑战在于全状态运动规划的欠驱动性,因为三个状态仅能由两个控制输入规划。为此,我们基于刚体建模提出一种动态向量场(DVF)。具体地,将机器人姿态动力学引入向量场,意味着向量场在二维平面上不再静止,而是随姿态角变化的动态场。因此,各机器人可沿DVF的积分曲线运动到达期望位置,同时姿态角依姿态动力学收敛至指定值。随后,通过在DVF框架下设计圆形向量场,我们进一步研究运动规划中的避障与机器人间碰撞避免。最后,提供数值仿真算例验证所提方法的有效性。