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申请/专利权人：西湖大学

摘要：本申请涉及一种基于CLF与CBF的多移动机器人协同驱赶方法及系统，首次将基于CLF‑CBF的综合约束应用于机器人协同驱赶任务中，具体协同驱赶方法包括：对于驱赶机器人，根据各所述被驱赶目标的位置及所述目标驱赶区域的位置，通过引入CLF‑CBF安全综合约束，分别提出集中式和分布式的通用驱赶技术框架，使多个移动机器人同时兼顾稳定性和安全性，不仅能够实现稳定驱赶多个目标使其被驱赶到期望区域，而且同时可以保障各机器人间避免碰撞的安全问题。

主权项：1.一种基于CLF与CBF的多移动机器人协同驱赶方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一：收集所述多移动机器人的当前位置以及目标驱赶区域的位置；其中，所述多移动机器人包括若干驱赶机器人和若干被驱赶机器人，针对每个驱赶机器人，需获取其余驱赶机器人的当前位置、所有被驱赶机器人的当前位置以及所述目标驱赶区域的位置；针对每个被驱赶机器人，需获取其余被驱赶机器人的当前位置、所有驱赶机器人的当前位置；步骤二：确定所述驱赶机器人的运动模型；步骤三：确定所述被驱赶机器人的运动模型；步骤四：设计所述被驱赶机器人被驱赶时的移动策略，各所述被驱赶机器人基于所述移动策略进行移动；步骤五：针对每个所述被驱赶机器人的当前位置和所述目标驱赶区域的位置，建立驱赶李雅普诺夫函数，从而基于CLF获得所述驱赶机器人的驱赶约束；包括：基于各所述被驱赶机器人的当前位置与所述目标圆形驱赶区域的位置，构建各所述驱赶机器人的驱赶李雅普诺夫函数： ；其中，表示第i个被驱赶机器人的当前位置，xp表示所述目标驱赶区域的中心点位置，Rp表示所述目标驱赶区域的半径；根据各所述驱赶机器人的驱赶李雅普诺夫函数，由于其一阶导数不含驱赶机器人的速度项，因此需构建每个驱赶机器人基于驱赶李雅普诺夫函数的二阶CLF约束，从而获得基于CLF所述驱赶机器人的驱赶约束；步骤六：针对每个所述驱赶机器人的当前位置，建立保障各所述驱赶机器人彼此不发生碰撞的安全障碍函数，从而基于CBF获得所述驱赶机器人的避碰安全约束；包括：基于各所述驱赶机器人的当前位置，构建各所述驱赶机器人的安全障碍函数： ；其中，表示第i个驱赶机器人的当前位置，表示第j个驱赶机器人的当前位置，RD表示所述驱赶机器人的安全半径；根据各所述驱赶机器人的安全障碍函数，基于一阶CBF从而获得所述驱赶机器人的避碰安全约束；步骤七：根据各所述驱赶机器人的所述基于CLF的驱赶约束和所述基于CBF的避碰安全约束，构建基于CLF-CBF安全综合约束的QP问题，通过求解各所述驱赶机器人的安全驱赶速度，从而实现所述若干驱赶机器人将所述若干被驱赶机器人协同驱赶至所述目标驱赶区域的任务，包括：利用所述驱赶机器人的其余驱赶机器人的当前位置以及所有被驱赶机器人的当前位置信息，进行集中式求解，基于所述CLF-CBF综合约束，从而获得各所述驱赶机器人的集中式安全驱赶速度，公式如下： ；其中，表示各所述驱赶机器人在集中式控制下同时保持驱赶和防止碰撞的最佳驱赶控制速度，表示驱赶过程中各所述驱赶机器人的实际速度，表示所述驱赶机器人的集中式驱赶CLF约束，表示所述驱赶机器人的集中式安全避碰CBF约束，AH表示所有驱赶机器人保证驱赶的第一线性约束矩阵，BH表示所有驱赶机器人保证驱赶的第二线性约束矩阵，AC表示所有驱赶机器人防止碰撞的第一线性约束矩阵，BC表示所有驱赶机器人防止碰撞的第二线性约束矩阵。

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