Robust predictive control for mobile robots in uncertain environments

不确定环境下移动机器人的鲁棒预测控制

• 批准号: 20760275
• 负责人: FUKUSHIMA Hiroaki
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20760275/
• 关键词: 予測制御; 協調制御; ロバスト制御; 恊調制御; 複数移動ロボット; 先頭追従制御; 多連結ロボット

First, a new trajectory generation method based on model predictive control (MPC) has been proposed to prevent the collisions in time intervals between prediction time steps. This method has been extended to the multi-vehicle formation control based on MPC. We have also proposed an algorithm to decrease sub-problems generated to solve mixed integer problems for MPC based collision avoidance, which allows us to decrease the computation time for MPC at each sampling time. Furthermore, we have focused on a problem of most existing formation control method i.e. difficulty of determining the target position of each vehicle when the number of the vehicles is large, and have proposed a new formation method based on the abstraction of formation pattern. More precisely, we have introduced the abstraction variables which represent the position, orientation and shape of the formation, and proposed a method to control the shape of the formation automatically so as to move along the target path while keeping the width of the formation given by operators. We have also proposed a path tracking control method for snake-like robot which gives the basis of the proposed formation control method. The effectiveness of these methods has been demonstrated by simulations and experiments.

首先，提出了一种新的基于模型预测控制（MPC）的轨迹生成方法，以防止预测时间步之间的时间间隔发生碰撞。并将该方法推广到基于MPC的多车辆编队控制中。我们还提出了一种减少基于MPC的避撞混合整数问题产生的子问题的算法，这使我们能够减少MPC在每个采样时间的计算时间。在此基础上，针对现有多数编队控制方法在车辆数量较大时难以确定每辆车辆目标位置的问题，提出了一种基于编队模式抽象的编队控制方法。更精确地说，我们引入了表示地层位置、方位和形状的抽象变量，并提出了一种自动控制地层形状的方法，使其在保持算子给定的地层宽度的情况下沿目标路径移动。提出了一种蛇形机器人的路径跟踪控制方法，为本文提出的编队控制方法提供了基础。通过仿真和实验验证了这些方法的有效性。

项目成果

Tetsushi Kamegawa and Fumitoshi Matsuno, Path-Tracking Control of a Snake-likeRobot using Screw Drive Mechanism

Tetsushi Kamekawa 和 Fumitoshi Matsuno，使用螺杆传动机构对蛇形机器人进行路径跟踪控制

• 发表时间: 2011
• 作者: Hiroaki Fukushima;Motoyasu Tanaka
• 通讯作者: Motoyasu Tanaka

予測時刻間の障害物回避を考慮したモデル予測制御に基づく軌道計画法

考虑预测时间间避障的基于模型预测控制的轨迹规划方法

• 发表时间: 2009
• 期刊: 計測自動制御学会論文誌 45(8)
• 作者: 根和幸;福島宏明;松野文俊
• 通讯作者: 松野文俊

Trajectory Generation based on Model Predictive Control with Obstacle Avoidance between Prediction Time Steps

基于预测时间步长之间避障的模型预测控制的轨迹生成

• 发表时间: 2009
• 作者: Kazuyuki Kon;Hiroaki Fukushima;Fumitoshi Matsuno
• 通讯作者: Fumitoshi Matsuno

予測時刻問の障害物回避を考慮したモデル予測制御に基づく軌道計画法

考虑预测时间避障的基于模型预测控制的轨迹规划方法

• 发表时间: 2009
• 期刊: 計測自動制御学会論文集 Vol. 45-8
• 作者: 根和幸;福島宏明;松野文俊
• 通讯作者: 松野文俊