一种基于离散时间一致性理论的多机器人分布式巡逻算法.pdfVIP

第41卷第5期计算机应用研究Vol.41No.5

2024年5月ApplicationResearchofComputersMay2024

一种基于离散时间一致性理论的

多机器人分布式巡逻算法

张鹏超，李宗刚.bt

（兰州交通大学a.机电工程学院；b.机器人研究所，兰州730070）

摘要：在多机器人巡逻任务中，由于通信距离的限制，单个机器人很难获得全局信息。然而，现有的大多数多

机器人分布式巡逻算法都要求每个机器人获得其巡逻区域的全局信息进行决策。因此，考虑到通信半径约束和

局部信息约束，为了通过相邻机器人之间的交互完成巡逻任务，基于离散时间一致性理论提出了两种巡逻算法。

算法1使用全局信息进行决策，算法2基于离散时间一致性理论实现局部信息对全局信息的预测进行决策。通

过模拟器Stage对所提算法与对比算法在不同机器人数量、通信半径、地图环境下进行了对比。实验验证了所提

出的基于局部信息的分布式多机器人巡逻算法具有与原算法类似的特性和性能，能够使机器人在没有全局信息

的情况下判断全局状态，并基于邻居之间的协商完成巡逻任务。

关键词：巡逻；多机器人系统；分布式协同；离散时间一致性

中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1001-3695(2024)05-027-1470-10

doi:10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0421

Distributedpatrolalgorithmformulti-robotsystems

basedondiscrete-timeconsensustheory

ZhangPengchao*,LiZongangat.

(a.SchoolofMechanicalEngineering,b.RoboticsInstitute,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)

Abstract:Inthemulti-robotpatroltask,itisdifficultforasinglerobottoobtainglobalinformationduetothelimitationofthe

communicationdistance.However,mostexistingmulti-robotdistributedpatrolalgorithmsrequireeachrobottoobtainglobal

informationofitspatrolareafordecision-making.Therefore,thispaperaddressedonthecommunicationradiusconstrainand

thelocalinformationconstraintocompletespatroltasksthroughtheinteractionbetweenneighborrobots,andproposedtwoso-

lutionalgorithmsbasedondiscrete-timeconsensustheory.Algorithm1usedglobalinformationfordecision-making.Algorithm

2useddiscrete-timeconsensustheorytopredictandmaked