武〓星1，赵〓龙1，武靖洋2，陈〓华1，楼佩煌1
                                     (1.南京航空航天大学机电学院，江苏 南京〓210016）
                                       (2.河海大学机电工程学院，江苏 常州〓213022)
摘要：针对多个差速驱动单元组成的自动导引车（AGV），提出一种基于虚拟结构法和leaderfollower策略的多驱动单元协同控制技术。首先利用虚拟结构法描述AGV车体对驱动单元的刚性约束，建立了多驱动单元AGV的运动学模型；其次提出一种改进的leaderfollower策略，通过主leader单元的路径跟踪引导AGV的整体运动，建立了次leader单元和follower单元的协同运动控制率。仿真实验结果表明，follower单元的跟随运动误差显著减小，验证了该协同控制技术的有效性。
关键词：移动机器人；多机器人系统；路径跟踪；协同控制；队形控制
中图分类号：TP242〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2018)02-0035-05

   与单个机器人相比，多机器人系统具有很多优势，如可用更少的时间和以更高的质量完成预定作业，可完成超出单个机器人感知范围或负载能力的任务，可降低机器人个体的结构复杂度和研制成本，并可为复杂任务提供柔性的解决方案。
随着重型机械、港口物流等行业希望采用自动导引车（AGV）搬运超大超重的物体，研制多轮驱动的重载AGV逐渐引起国内外学者的研究兴趣。采用多个驱动单元合作搬运超大超重的物体，可借鉴多机器人队形控制方法。leaderfollower策略将移动机器人分为leader和follower，leader有能力感知环境，规划导引路径和运动轨迹，从而将队形控制问题转化为followers跟踪leader的位置和方向的问题。而虚拟结构法将整个队形视为一个刚体，再将虚拟结构的整体运动转化为每个机器人的期望运动。
笔者对在融合短视距传感器、小功率电机和轻量化底盘的基础上设计拉动重载AGV的差速驱动单元进行了研究。在此基础上，本文针对多个差速驱动单元组成的AGV，将其每个驱动单元都视为一个机器人，则该AGV就是由多个驱动单元组成的多机器人系统。借鉴多机器人队形控制方法，提出一种基于虚拟结构法和leaderfollower策略的多驱动单元协同控制技术。

1〓系统控制策略
对于由3个及以上的差速驱动单元构成的多驱动AGV，其路径跟踪控制方式不同于普通AGV。由于AGV车体对驱动单元的刚性约束，多驱动AGV在进行自动导引时，难以同时实现所有驱动单元对导引路径的跟踪控制。为了消解多个驱动单元之间的运动冲突，部分驱动单元（随动驱动单元）将不再进行路径跟踪，而是跟随导引驱动单元进行协调运动，避免AGV车体刚性约束下驱动轮打滑甚至卡死。可见，导引驱动单元与随动驱动单元之间的运动关系，非常类似于多机器人队形控制中的leaderfollower策略。
针对图1所示的多驱动AGV，采用一种改进的leaderfollower队形控制策略，选择前面第一个驱动单元为主leader单元，后面第三个驱动单元为
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基金项目：(国家自然科学基金资助项目（61105114）；江苏省科技支撑计划项目（BE2014137）；中国博士后科学基金资助项目（2015M580421）；江苏省博士后科研计划项目（1501103C）；中央高校基本科研业务费专项资金(NS2016050)
作者简介：武星(1982—)，男，安徽舒城人，南京航空航天大学副教授，博士，主要从事移动机器人导航、控制、驱动和计算机视觉研究。

（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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