Metoda samoorganizacji i podążania za liderem roju nieholonomicznych robotów mobilnych z wykorzystaniem wirtualnych elementów sprężysto-tłumiących

• Autorzy: Eremeyev V. , Wiech J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2018.5.2

Warianty tytułu

EN

Self-organization and leader following method of nonholonomic mobile robots based on virtual springs and dampers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest demonstracja metody samoorganizacji i podążania za liderem nieholonomicznego roju robotów mobilnych, opartej na wirtualnych, tłumionych, liniowych sprężynach łączących sąsiadujące roboty. Analizę metody sterowania poprzedza wyprowadzenie dynamiki dwukołowego robota oraz określenie zależności między wirtualnymi siłami a wejściami sterującymi robota w celu osiągnięcia stabilnej formacji roju. Analizowane są dwa przypadki sterowania rojem. W pierwszym przypadku spójność roju jest osiągnięta przez wirtualne sprężyny z tłumikami, łączące najbliższe roboty bez wyznaczonego lidera. W drugim przypadku wprowadzany jest lider roju oddziałujący wirtualnymi siłami na najbliższych i drugich sąsiadów, umożliwiając podążanie roju za liderem. Praca kończy się symulacjami numerycznymi oceniającymi wydajność zaproponowanej metody sterowania rojem.

EN

This paper presents a method for self-organization and leader following of nonholonomic robotic swarm based on virtual spring damper mesh. The dynamics of two wheel robot is derived using Euler-Lagrange’s method and relation between virtual forces and robot control inputs is defined in order to establish stable desired swarm formation. We analyze two cases of swarm control. In the first case the swarm cohesion is achieved without designated leader by virtual spring damper mesh connecting nearest neighboring robots. In the second case we introduce a swarm leader interacting with nearest and second neighbors allowing the swarm to follow the leader. Numeric simulation results are presented to illustrate the performance of the proposed control method.

Słowa kluczowe

PL

rój; robot mobilny; metoda wirtualnych sprężyn i tłumików; sterowanie formacją; podążanie za liderem; samoorganizacja

EN

swarm; mobile robot; virtual spring damper method; formation control; lider following; self-organization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 5
• Strony: 28--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Eremeyev V.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

autor

Wiech J.

• Katedra Mechaniki Stosowanej i Robotyki, Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Urcola P., L. Riazuelo, M. Lazaro, L. Montano. 2008. “Cooperative navigation using environment compliant robot formations" [in:] IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems: 2789-2794.
• [2] Shucker B., J.K. Bennett. 2005. “Virtual spring mesh algorithms for control of distributed robotic macrosensors". University of Colorado at Boulder, Technical Report CU-CS-996-05.
• [3] Chen Q., S.M. Veres, Y. Wang, Y. Meng. 2015. “Virtual spring, -damper mesh-based formation control for spacecraft swarms in potential fields". J. Guid. Control Dyn. 38(3): 539-546.
• [4] Balkacem K., C. Foudil. 2016. “A virtual viscoelastic based aggregation model for self-organization of swarm robots system". [In] TAROS 2016: Towards Autonomous Robotic Systems: 202-213, Springer, Cham.
• [5] Giergiel J., W. Żylski. 2005. “Description of motion of a mobile robot by Maggie’s equations". Journal of theoretical and applied mechanics 43 (3): 511-521.