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基于变分稀疏高斯过程的多机器人协同感知与围捕
1
作者
曹凯
陈阳泉
+3 位作者
魏云博
刘志
陈超波
高嵩
《自动化学报》
北大核心
2025年第4期778-791,共14页
针对未知环境下的多机器人环境感知和围捕问题,提出一种基于变分稀疏高斯过程回归的分布式感知与围捕算法.考虑到传统高斯过程回归不适合处理大量数据的问题,在这项工作中,首先考虑障碍物的影响,以引入分离超平面的质心维诺划分算法为...
针对未知环境下的多机器人环境感知和围捕问题,提出一种基于变分稀疏高斯过程回归的分布式感知与围捕算法.考虑到传统高斯过程回归不适合处理大量数据的问题,在这项工作中,首先考虑障碍物的影响,以引入分离超平面的质心维诺划分算法为机器人动态规划任务区域;其次,利用多机器人在任务区域中的移动探索获取环境信息,并通过变分自由方法来近似模型的后验分布,完成对未知环境的感知;最后,基于粒子群优算法为围捕机器人动态分配围捕点,实现多机器人的全方位均匀围捕.通过仿真实验证明,该算法能够适用于单源、多源以及动态源的围捕,且能够在保证多机器人编队安全性的同时,实现较高的迭代速度,最终成功实现均匀围捕.
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关键词
多机器人
质心
维诺划分
变分稀疏高斯过程回归
围捕
协同感知
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职称材料
基于动态密度引导的多机器人编队队形变换方法
2
作者
曹凯
陈阳泉
+3 位作者
李康
陈超波
阎坤
刘伟超
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期1783-1797,共15页
针对地面移动机器人编队的队形控制问题,提出了一种基于动态密度引导的多机器人编队队形切换方法.为实现机器人编队不同队形的切换,使用质心维诺划分(CVT)编队控制算法,避免机器人队形切换过程中的碰撞.根据CVT算法的特性,通过给定队形...
针对地面移动机器人编队的队形控制问题,提出了一种基于动态密度引导的多机器人编队队形切换方法.为实现机器人编队不同队形的切换,使用质心维诺划分(CVT)编队控制算法,避免机器人队形切换过程中的碰撞.根据CVT算法的特性,通过给定队形的密度函数,构建初始队形密度函数与期望密度函数之间的过渡密度生成动态密度,并利用CVT算法引导编队中的机器人移动,完成编队队形的切换与重构.仿真结果表明,相比直接使用期望密度函数引导队形切换,该方法不仅成功解决了部分形态编队切换失败问题,而且降低了切换过程中编队整体的平均位置误差.
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关键词
多机器人
质心
维诺划分
编队控制
队形切换
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职称材料
基于通信连通保持约束的多智能体覆盖控制
3
作者
张蕴霖
麻壮壮
+1 位作者
石磊
邵晋梁
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期519-528,共10页
覆盖控制会根据环境信息,尽量分散智能体以达到较好的空间覆盖效果,实现对于任务区域的最优监视。在这一过程中,智能体之间的协同依赖于连通的通信网络。受限于智能体在复杂电磁环境下有限的通信范围,覆盖控制中的分散行为可能造成通信...
覆盖控制会根据环境信息,尽量分散智能体以达到较好的空间覆盖效果,实现对于任务区域的最优监视。在这一过程中,智能体之间的协同依赖于连通的通信网络。受限于智能体在复杂电磁环境下有限的通信范围,覆盖控制中的分散行为可能造成通信网络的中断,导致任务失败。因此,将通信网络连通作为约束,基于梯度下降方法,提出了有界的分布式控制律,以保证在覆盖代价函数下降的同时,网络连通度不小于设定阈值。为减少通信连通保持对于覆盖效果的影响,提出了一种基于关键智能体辨识的分段控制方法。通过动态分配覆盖和通信连通保持的控制增益,以减少因二者运动趋势相反而产生的控制震荡和冗余。针对陷入局部最优的死锁现象,提出一种死锁消除控制,以及时消除死锁,提升覆盖性能。基于高频结构仿真(HFSS)软件生成的信号场的覆盖仿真实验表明了控制律的有效性。
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关键词
多智能体系统
覆盖控制
通信连通性保持
维诺划分
死锁
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职称材料
题名
基于变分稀疏高斯过程的多机器人协同感知与围捕
1
作者
曹凯
陈阳泉
魏云博
刘志
陈超波
高嵩
机构
西安工业大学电子信息工程学院
加州大学默塞德分校工程学院MESA实验室
出处
《自动化学报》
北大核心
2025年第4期778-791,共14页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFE0123400)
陕西省科技厅重点项目(2023-ZDLNY-61,2022QFY01-16)
+1 种基金
国家自然科学基金(62303368)
教育部重点实验室基金(202312-IFTKFKT-007)资助。
文摘
针对未知环境下的多机器人环境感知和围捕问题,提出一种基于变分稀疏高斯过程回归的分布式感知与围捕算法.考虑到传统高斯过程回归不适合处理大量数据的问题,在这项工作中,首先考虑障碍物的影响,以引入分离超平面的质心维诺划分算法为机器人动态规划任务区域;其次,利用多机器人在任务区域中的移动探索获取环境信息,并通过变分自由方法来近似模型的后验分布,完成对未知环境的感知;最后,基于粒子群优算法为围捕机器人动态分配围捕点,实现多机器人的全方位均匀围捕.通过仿真实验证明,该算法能够适用于单源、多源以及动态源的围捕,且能够在保证多机器人编队安全性的同时,实现较高的迭代速度,最终成功实现均匀围捕.
关键词
多机器人
质心
维诺划分
变分稀疏高斯过程回归
围捕
协同感知
Keywords
Multi-robot
centroidal Voronoi tessinations
variational sparse Gaussian process regression
capture
collaborative perception
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于动态密度引导的多机器人编队队形变换方法
2
作者
曹凯
陈阳泉
李康
陈超波
阎坤
刘伟超
机构
西安工业大学电子信息工程学院
加州大学默塞德分校MESALab
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期1783-1797,共15页
基金
国家自然科学基金青年基金(62103315)
信息融合技术教育部重点实验室开放基金(202312-IFTKFKT-007)
陕西省科技厅项目(2022QFY01-16,2023-ZDLNY-61)。
文摘
针对地面移动机器人编队的队形控制问题,提出了一种基于动态密度引导的多机器人编队队形切换方法.为实现机器人编队不同队形的切换,使用质心维诺划分(CVT)编队控制算法,避免机器人队形切换过程中的碰撞.根据CVT算法的特性,通过给定队形的密度函数,构建初始队形密度函数与期望密度函数之间的过渡密度生成动态密度,并利用CVT算法引导编队中的机器人移动,完成编队队形的切换与重构.仿真结果表明,相比直接使用期望密度函数引导队形切换,该方法不仅成功解决了部分形态编队切换失败问题,而且降低了切换过程中编队整体的平均位置误差.
关键词
多机器人
质心
维诺划分
编队控制
队形切换
Keywords
multi-robot
centroidal Voronoi tessellations
formation control
formation transformation
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于通信连通保持约束的多智能体覆盖控制
3
作者
张蕴霖
麻壮壮
石磊
邵晋梁
机构
电子科技大学自动化工程学院
电磁空间认知与智能控制技术实验室
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期519-528,共10页
基金
四川省自然科学基金(2021YFH0042)。
文摘
覆盖控制会根据环境信息,尽量分散智能体以达到较好的空间覆盖效果,实现对于任务区域的最优监视。在这一过程中,智能体之间的协同依赖于连通的通信网络。受限于智能体在复杂电磁环境下有限的通信范围,覆盖控制中的分散行为可能造成通信网络的中断,导致任务失败。因此,将通信网络连通作为约束,基于梯度下降方法,提出了有界的分布式控制律,以保证在覆盖代价函数下降的同时,网络连通度不小于设定阈值。为减少通信连通保持对于覆盖效果的影响,提出了一种基于关键智能体辨识的分段控制方法。通过动态分配覆盖和通信连通保持的控制增益,以减少因二者运动趋势相反而产生的控制震荡和冗余。针对陷入局部最优的死锁现象,提出一种死锁消除控制,以及时消除死锁,提升覆盖性能。基于高频结构仿真(HFSS)软件生成的信号场的覆盖仿真实验表明了控制律的有效性。
关键词
多智能体系统
覆盖控制
通信连通性保持
维诺划分
死锁
Keywords
multi-agent system
coverage control
communication connectivity maintenance
Voronoi partition
deadlock
分类号
TP13 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于变分稀疏高斯过程的多机器人协同感知与围捕
曹凯
陈阳泉
魏云博
刘志
陈超波
高嵩
《自动化学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于动态密度引导的多机器人编队队形变换方法
曹凯
陈阳泉
李康
陈超波
阎坤
刘伟超
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
基于通信连通保持约束的多智能体覆盖控制
张蕴霖
麻壮壮
石磊
邵晋梁
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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