Formation control of nonholonomic mobile robots and extended algorithms

非完整移动机器人编队控制及扩展算法

基本信息

  • 批准号:
    14350117
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have developed following three topics. (a)Control algorithm for organizing specified formation by nonholonomic mobile robots, which considers collision avoidance among robots., (b)Motion control algorithm for goal-reaching task by the formed robot group, (c)Control and formation organization of nonholonomic mobile robots in 3D space.To organize desired formation among nonholonomic mobile robots, we employee exact linearization of nonlinear target system and back-stepping method to develop control input. Additionally, to avoid collisions among mobile robots, the proposed control strategy is composed three control stages ; virtual robot tracking control (VR control), distance control among two robots (l-l control), and that for three robots (l・ψ control). By developing each control low and designing transition strategy, we have realized the objective to form a desired formation considering collision avoidance.When robots move in a formation, we have to consider collisions not only amo … More ng robots but also with obstacles in an environment. If the robots exactly keep their formation, their mobility in actual environment decreases because the size of the robots is enlarged comparing with a single one. To relax the problem, we developed motion algorithm that the robots changes their formation according to the environment. We employee algorithms of computational geometry and potential-like control low. By the algorithm, the robot forms stable formation in free-space and snake-like one in obstacle regions.We have extended the algorithms for a nonholonomic robot group in 3D space. We have considered formation keeping and motion control for a group of Unmanned Underwater Autonomous Vehicles(UAV). We also developed an algorithm to extract important features to avoid collisions with complex submarine topology by means of Delaunay tessellation in computational geometry.We have verified the effectiveness of the proposed methods by carrying out computer simulations and experiments with maximum 6 car-like small robots, which have nonholonomic constraints. Less
我们开发了以下三个主题。(A)非完整移动机器人组织特定编队的控制算法,它考虑了机器人之间的碰撞避碰;(B)机器人群体对目标到达任务的运动控制算法;(C)非完整移动机器人在三维空间中的控制和编队组织。为了组织非完整移动机器人之间的期望编队,我们利用非线性目标系统的精确线性化和反推方法来开发控制输入。此外,为了避免移动机器人之间的碰撞,提出的控制策略包括三个控制阶段:虚拟机器人跟踪控制(VR控制)、两个机器人之间的距离控制(L-L控制)和三个机器人的距离控制(L·ψ控制)。机器人在队形中移动时,不仅要考虑碰撞的影响,还要考虑碰撞的影响,通过建立控制规则和设计转移策略,实现了形成期望的队形的目标…更多的NG机器人,但也有障碍的环境。如果机器人保持队形,机器人在实际环境中的机动性就会降低,这是因为机器人的体积比单个机器人大。为了缓解这一问题,我们开发了机器人根据环境改变队形的运动算法。我们雇佣了计算几何和类势控制的算法。利用该算法,机器人在自由空间形成稳定队形,在障碍区形成蛇形队形,并对三维空间中的非完整机器人群的算法进行了扩展。我们考虑了一组无人水下自主航行器(UAV)的队形保持和运动控制。利用计算几何中的Delaunay剖分方法,提出了一种避免复杂潜艇拓扑结构碰撞的重要特征提取算法,并对最多6个具有非完整约束的车式小型机器人进行了计算机仿真和实验,验证了算法的有效性。较少

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
池田貴幸, 下田和哉, 美多勉: "ノンホロノミック拘束を持つ水中移動体による編隊制御"ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 2P2-1F-B1 (2003)
Takayuki Ikeda、Kazuya Shimoda、Tsutomu Mita:“具有非完整约束的水下移动物体的编队控制”机器人和机电一体化会议 03 论文集(2003 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
ノンホロノミック車両のフォーメーション制御
非完整车辆的编队控制
E.Yang, Y.Masuko, T.Mita: "Formation keeping control with dynamic extention and exact linearization for autonomous formation flight"Proc.19^<th> symposium on Guidance Control. 199-206 (2002)
E.Yang、Y.Masuko、T.Mita:“通过动态延伸和精确线性化实现自主编队飞行的编队保持控制”Proc.19^<th> 制导控制研讨会。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
E.Yang, T.Mita, H.Xiang: "Relative position-keeping control of multiple satellite formation flying"Proc.21^<st> AIAA/ICAS International communications satellite system conference. (accepted). (2003)
E.Yang,T.Mita,H.Xiang:“多卫星编队飞行的相对位置保持控制”Proc.21^<st>AIAA/ICAS国际通信卫星系统会议。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
複数自律移動ロボットの環境に適応した編隊移動制御
适应多自主移动机器人环境的编队运动控制
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使用非线性振荡器网络的移动机器人组的避障
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  • DOI:
    10.1299/transjsme.19-00340
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    OKAJIMA Kei;SHIGAKI Shunsuke;SANADA Kazushi;KURABAYASHI Daisuke
  • 通讯作者:
    KURABAYASHI Daisuke
異なる電解液におけるもみ殻活性炭の電気二重層キャパシタ特性
稻壳活性炭在不同电解液中的双电层电容器特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    OKAJIMA Kei;SHIGAKI Shunsuke;SANADA Kazushi;KURABAYASHI Daisuke;安井啓道,富岡雅弘,熊谷誠治
  • 通讯作者:
    安井啓道,富岡雅弘,熊谷誠治
Synchronization Control by Structural Modification of Nonlinear Oscillator Network
通过修改非线性振荡器网络的结构进行同步控制

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  • 批准号:
    19H02104
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 5.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Adaptive behaviors emerged by functional structures in interaction networks
交互网络中功能结构出现的适应性行为
  • 批准号:
    17075007
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 5.82万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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