多机器人协同编队避障路径规划算法及其在MATLAB中的实现

多机器人协同编队避障路径规划算法及其在MATLAB中的实现

摘要：

多机器人协同编队避障路径规划是无人系统领域的重要研究方向之一。通过合理的路径规划，可以使多个机器人在复杂环境中协同运动，避开障碍物，完成特定任务。本文介绍了基于人工势场算法的多机器人协同编队避障路径规划，并使用MATLAB进行了相应的实现。该算法使用了简单而有效的人工势场方法来模拟机器人在环境中的运动和避障行为，通过引入吸引力和斥力，实现了机器人对目标的吸引和障碍物的回避。通过实验验证了该算法在不同场景下的可行性和有效性。

关键词：多机器人编队、避障路径规划、人工势场算法、MATLAB

引言：

随着无人系统技术的发展，多机器人协同编队在各个领域得到了广泛应用。例如，在军事打击、灾害救援、环境监测等任务中，多机器人协同编队可以提高工作效率、降低人力成本，并增加任务的灵活性和鲁棒性。路径规划作为多机器人协同编队中的重要环节之一，直接影响到编队的运动效能和任务完成能力。

在多机器人协同编队中，避障路径规划是一项具有挑战性的任务。传统的路径规划方法，如A*算法和Dijkstra算法等，在处理多个机器人协同运动以及避障方面存在一定的局限性。人工势场算法作为一种常用的路径规划算法，通过模拟物体的引力和斥力来实现机器人的运动控制。它简单易用，并且能够有效地处理多机器人协同编队的避障问题。

算法原理：

人工势场算法采用了类似物理中的引力和斥力的概念来实现机器人的运动和避障。机器人对目标具有吸引力，而障碍物对机器人则具有斥力。根据机器人所处位置的势场大小，机器人会受到相应的合力作用，从而产生运动。算法的关键步骤如下：

1. 初始化机器人和目标位置。