對(duì)于各種交通運(yùn)輸、需要搬運(yùn)或取物的物流倉(cāng)儲(chǔ)、服務(wù)等領(lǐng)域移動(dòng)機(jī)器人已成為研究熱點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)器人在空間內(nèi)可自主移動(dòng)，具有絕對(duì)的靈活性。隨著視覺(jué)、5G 通信、AI等智能技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人的工作場(chǎng)景呈現(xiàn)出多樣性、復(fù)雜性和不確定性等特點(diǎn)，因此多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同控制受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。

　　在共享空間下，多移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤與實(shí)時(shí)避障是多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同控制的前沿與熱點(diǎn)。由于多機(jī)共享空間的不確定性，潛在的人-機(jī)、機(jī)-機(jī)碰撞風(fēng)險(xiǎn)是多機(jī)器人控制的一大挑戰(zhàn)。隨著群體規(guī)模的不斷增加，系統(tǒng)的通訊負(fù)載以及避碰決策空間也會(huì)指數(shù)增長(zhǎng)，加之機(jī)器人本身移動(dòng)能力的限制，給多機(jī)器人的軌跡跟蹤與實(shí)時(shí)避障控制帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

　　為此，省科學(xué)院智能制造研究所機(jī)器人團(tuán)隊(duì)提出基于安全優(yōu)先的多層控制框架，可以實(shí)現(xiàn)群體非完全共享信息與移動(dòng)能力受限情況下機(jī)器人群組的局部無(wú)碰撞運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與全局軌跡跟蹤?；诩s束優(yōu)化思想建立距離閾值碰撞標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了基于不等式的避碰規(guī)則，糅合避碰、軌跡追蹤、速度界約束等多目標(biāo)為一體進(jìn)一步設(shè)計(jì)了安全優(yōu)先的多層級(jí)多機(jī)控制框架，并結(jié)合遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN, recurrent neural network）反饋思想和拉格朗日條件構(gòu)造控制器，利用線性分段投影和KKT技術(shù)得到全局最優(yōu)解。該方法通過(guò)僅協(xié)調(diào)各機(jī)器人的速度實(shí)現(xiàn)了當(dāng)避碰標(biāo)準(zhǔn)不滿(mǎn)足時(shí)，目標(biāo)追蹤機(jī)制在控制任務(wù)中為最高優(yōu)先級(jí)，各機(jī)器人沿著期望軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)避碰標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足時(shí)，避碰機(jī)制則代替目標(biāo)追蹤機(jī)制在控制任務(wù)中占主導(dǎo)，保證優(yōu)先避碰。該方法不需要機(jī)器人之間彼此通訊，避免了集中式控制對(duì)通訊性能要求過(guò)高的缺陷，對(duì)自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)等研究具有重要意義。

　　多移動(dòng)機(jī)器人安全優(yōu)先多層控制方案實(shí)現(xiàn)框圖

　　相關(guān)成果已發(fā)表在國(guó)際自動(dòng)化與控制系統(tǒng)權(quán)威期刊《IEEE Transactions on Cybernetics》，李曉曉為第一作者，省科學(xué)院智能制造所為第一單位。

　　論文信息：X. Li, Z.Xu, S. Li, Z. Su and X. Zhou, (2021). Simultaneous Obstacle Avoidance and Target Tracking of Multiple Wheeled Mobile Robots with Certified Safety. IEEE Transactions on Cybernetics. doi: 10.1109/TCYB.2021.3070385.

　　論文鏈接： https://ieeexplore.ieee.org/document/9426588

　　（省科學(xué)院智能制造研究所/供稿）