【路径规划】基于Dubins实现多机器人任务分配和路径规划-速度约束与负载均衡附matlab代码

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简介: 【路径规划】基于Dubins实现多机器人任务分配和路径规划-速度约束与负载均衡附matlab代码

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⛄ 内容介绍

针对目前关于Dubins路径的研究未考虑速度约束的情况,根据Dubins路径的特点,提出了速度控制算法实现无人机对Dubins路径的有效跟踪.首先为机器人生成满足要求的Dubins路径,随后采用速度控制方法对机器人跟踪Dubins路径进行控制,并通过设置虚拟位姿点的方法,使机器人完成速度大小的调整,以期望速度大小到达任务点,实现了机器人在路程,速度约束条件下的运动控制.最后利用matlab平台验证,实验及仿真结果表明了该方法简便可行,易于实现.

⛄ 部分代码

%程序入口

clear all;

close all;

% 设置AUV工作区域

xmin = [0; 0];  

xmax = [50;50];


%!!!通用参数设置!!!%

% 设置AUV和目标点的参数

% 设定目标

Target = [

         15 24;

         10.5 11;

         4 3;

         18 6;

         4 20;

         20 13;

%           9 8;

%          20 20;

%          7 14;

        ]';    



% 设定机器人矢量,速度、与X正半轴夹角

TargetV = [

          0 1*pi/4;

          0 2*pi/4;

          0 2*pi/4;

          0 2*pi/4;

          0 3*pi/4;

          0 2*pi/4;

          0 2*pi/4;

          0 3*pi/4

         ]';


% 设定机器人

Robot = [

%     20 20;

%          16 23;

        12 21;

%          11 16;

        4 10;

%          24 1;

%          23 16;

%          9 8;

%          20 20;

%          7 14;

       ]';


% 设定机器人矢量,速度、与X正半轴夹角

RobotV = [

         0 3*pi/4;

         0 2*pi/4;

         0 1*pi/4;

         0 1*pi/4;

         0 2*pi/4;

         0 1*pi/4;

         0 1*pi/4;

         0 1*pi/4;

         0 1*pi/4

        ]';


% 设定障碍物

%0-不显示 1-显示

ObstacleFlag = 1;

%障碍物矩阵

Obstacle = [

           -1 0;

           7.5 15;

%             22 15;

%             4 5

          ]';

ObstacleR = 1; %障碍物半径



%效验四个矩阵数据

Mat1 = size(Target);

TarNum = Mat1(1,2);

Mat2 = size(Robot);

RorNum = Mat2(1,2);

Mat3 = size(TargetV);

TarVNum = Mat3(1,2);

Mat4 = size(RobotV);

RorVNum = Mat4(1,2);

if(TarNum~=TarVNum||RorNum~=RorVNum)

%     error('初始化数组长度错误')

end


%根据机器人的数量初始化记录任务和距离的数组

%第一行记录对应号码机器人的任务数量

%第二行记录对应号码机器人的行走距离(单位长度)

RobortMonitor  = zeros(2,RorNum);

%负载设定上限:向上取整

taskMax=ceil(TarNum/RorNum)+1;

% taskMax=3;

%最大行走距离判断

maxDis=taskMax*100;


%洋流参数

currentFlag=0;%洋流参数启用标志 0-不启用;1-启用

vc=1;%偏移长度

ai=30*pi/180;


%!!!轨迹参数!!!%

%直线dubins参数

%0-直线

%1-dubins(目标和机器人都有速度向量)

%2-dubins(机器人带速度向量)

lineFlag=1;

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 刘流, 梁晓龙, 何吕龙,等. 考虑速度约束的无人机Dubins路径规划[J]. 火力与指挥控制, 2018, 43(12):6.

[2] 李浩, 郭剑东, 梁辰雨,等. 一种基于Dubins动态路径规划的多无人机一致性集结方法:, CN202111410988.5[P]. 2022.

[3] 张骁, 韩云涛, 许振,等. 基于Dubins曲线和遗传算法的AUV路径规划方法[J]. 自动化技术与应用, 2020, 39(12):5.

[4] 宋国浩, 黄晋英, 兰艳亭. 基于Dubins路径的智能车辆路径规划算法[J]. 火力与指挥控制, 2016, 41(6):5.

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