在matlab中实现一个仿真任务,该任务实现基于角度优先的多机器人围捕,每个目标安排三个机器人围捕,共有五个机器人。设置好围捕标志,当目标被围捕后,目标停止运动,留下一个机器人看守,其余机器人继续围捕剩余目标。

时间: 2024-05-12 14:15:03 浏览: 12
以下是一个基于角度优先的多机器人围捕的matlab仿真任务的实现: 1. 首先,我们需要在matlab中创建一个模拟环境,包括机器人和目标。我们可以使用matlab Robotics System Toolbox中的Robot Simulator工具箱来创建一个简单的模拟环境。 2. 接下来,我们需要实现一个角度优先的多机器人围捕算法。该算法基于以下步骤: - 所有机器人都移动到最近的目标的位置。 - 对于每个目标,选择一个机器人作为看守,其余机器人按照角度优先原则绕目标移动。 - 如果一个目标被围捕,停止该目标的移动,留下一个机器人看守,并将剩余的机器人分配到其他目标。 - 重复以上步骤,直到所有目标都被围捕。 3. 最后,我们可以使用matlab中的图形化界面来显示仿真结果,并进行可视化分析。 以下是一个可能的matlab代码实现(仅供参考): ```matlab % 创建一个简单的模拟环境 robotRadius = 0.1; robot1 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap'); robot1.enableLaser(false); robot1.setRobotSize(robotRadius); robot2 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap'); robot2.enableLaser(false); robot2.setRobotSize(robotRadius); robot3 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap'); robot3.enableLaser(false); robot3.setRobotSize(robotRadius); robot4 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap'); robot4.enableLaser(false); robot4.setRobotSize(robotRadius); robot5 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap'); robot5.enableLaser(false); robot5.setRobotSize(robotRadius); target1 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap', 'HasLaserSensor', false); target1.setRobotSize(robotRadius); target2 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap', 'HasLaserSensor', false); target2.setRobotSize(robotRadius); target3 = ExampleHelperRobotSimulator('simpleMap', 'HasLaserSensor', false); target3.setRobotSize(robotRadius); % 初始化机器人和目标的位置和速度 robot1CurrentPose = robot1.getRobotPose(); robot1GoalPose = robot1CurrentPose; robot1Speed = 0.2; robot2CurrentPose = robot2.getRobotPose(); robot2GoalPose = robot2CurrentPose; robot2Speed = 0.2; robot3CurrentPose = robot3.getRobotPose(); robot3GoalPose = robot3CurrentPose; robot3Speed = 0.2; robot4CurrentPose = robot4.getRobotPose(); robot4GoalPose = robot4CurrentPose; robot4Speed = 0.2; robot5CurrentPose = robot5.getRobotPose(); robot5GoalPose = robot5CurrentPose; robot5Speed = 0.2; target1CurrentPose = target1.getRobotPose(); target1Speed = 0.1; target2CurrentPose = target2.getRobotPose(); target2Speed = 0.1; target3CurrentPose = target3.getRobotPose(); target3Speed = 0.1; robots = {robot1, robot2, robot3, robot4, robot5}; targets = {target1, target2, target3}; % 开始仿真 while true % 移动机器人到最近的目标 for i = 1:length(robots) distances = zeros(length(targets), 1); for j = 1:length(targets) distances(j) = norm(robots{i}.getRobotPose() - targets{j}.getRobotPose()); end [minDist, minIndex] = min(distances); robots{i}.setRobotPose(robots{i}.getRobotPose() + robot1Speed * (targets{minIndex}.getRobotPose() - robots{i}.getRobotPose()) / minDist); end % 对于每个目标,选择一个机器人作为看守,其余机器人按照角度优先原则绕目标移动 for i = 1:length(targets) distances = zeros(length(robots), 1); for j = 1:length(robots) distances(j) = norm(robots{j}.getRobotPose() - targets{i}.getRobotPose()); end [sortedDistances, sortedIndices] = sort(distances); guardIndex = sortedIndices(1); guardPose = robots{guardIndex}.getRobotPose(); for j = 2:length(sortedIndices) robotIndex = sortedIndices(j); robotPose = robots{robotIndex}.getRobotPose(); angleDiff = atan2(robotPose(2) - guardPose(2), robotPose(1) - guardPose(1)) - atan2(targets{i}.getRobotPose(2) - guardPose(2), targets{i}.getRobotPose(1) - guardPose(1)); if angleDiff > pi angleDiff = angleDiff - 2 * pi; elseif angleDiff < -pi angleDiff = angleDiff + 2 * pi; end if abs(angleDiff) > pi / 2 robots{robotIndex}.setRobotPose(robotPose + robot1Speed * (guardPose - robotPose) / norm(guardPose - robotPose)); else robots{robotIndex}.setRobotPose(robotPose + robot1Speed * (targets{i}.getRobotPose() - robotPose) / sortedDistances(j)); end end end % 如果一个目标被围捕,停止该目标的移动,留下一个机器人看守,并将剩余的机器人分配到其他目标 for i = 1:length(targets) if ~(targets{i}.UserData.isCaptured) distances = zeros(length(robots), 1); for j = 1:length(robots) distances(j) = norm(robots{j}.getRobotPose() - targets{i}.getRobotPose()); end [minDist, minIndex] = min(distances); if minDist <= robotRadius targets{i}.UserData.isCaptured = true; robots{minIndex}.UserData.isGuarding = true; robots{minIndex}.UserData.guardingTarget = i; for j = 1:length(targets) if j ~= i distances = zeros(length(robots), 1); for k = 1:length(robots) distances(k) = norm(robots{k}.getRobotPose() - targets{j}.getRobotPose()); end [sortedDistances, sortedIndices] = sort(distances); for k = 1:length(sortedIndices) robotIndex = sortedIndices(k); if ~(robots{robotIndex}.UserData.isGuarding) && ~(robots{robotIndex}.UserData.isAssigned) robots{robotIndex}.UserData.isAssigned = true; robots{robotIndex}.UserData.assignedTarget = j; break; end end end end end end end % 如果所有目标都被围捕,结束仿真 allCaptured = true; for i = 1:length(targets) if ~(targets{i}.UserData.isCaptured) allCaptured = false; break; end end if allCaptured break; end % 更新机器人和目标的位置和速度 robot1CurrentPose = robot1.getRobotPose(); robot2CurrentPose = robot2.getRobotPose(); robot3CurrentPose = robot3.getRobotPose(); robot4CurrentPose = robot4.getRobotPose(); robot5CurrentPose = robot5.getRobotPose(); target1CurrentPose = target1.getRobotPose(); target2CurrentPose = target2.getRobotPose(); target3CurrentPose = target3.getRobotPose(); robot1GoalPose = robot1CurrentPose + robot1Speed * (robot1GoalPose - robot1CurrentPose) / norm(robot1GoalPose - robot1CurrentPose); robot2GoalPose = robot2CurrentPose + robot2Speed * (robot2GoalPose - robot2CurrentPose) / norm(robot2GoalPose - robot2CurrentPose); robot3GoalPose = robot3CurrentPose + robot3Speed * (robot3GoalPose - robot3CurrentPose) / norm(robot3GoalPose - robot3CurrentPose); robot4GoalPose = robot4CurrentPose + robot4Speed * (robot4GoalPose - robot4CurrentPose) / norm(robot4GoalPose - robot4CurrentPose); robot5GoalPose = robot5CurrentPose + robot5Speed * (robot5GoalPose - robot5CurrentPose) / norm(robot5GoalPose - robot5CurrentPose); target1CurrentPose = target1CurrentPose + target1Speed * ([0.5; 0.5] - target1CurrentPose) / norm([0.5; 0.5] - target1CurrentPose); target2CurrentPose = target2CurrentPose + target2Speed * ([0.5; -0.5] - target2CurrentPose) / norm([0.5; -0.5] - target2CurrentPose); target3CurrentPose = target3CurrentPose + target3Speed * ([-0.5; 0.5] - target3CurrentPose) / norm([-0.5; 0.5] - target3CurrentPose); robot1.setRobotPose(robot1GoalPose); robot2.setRobotPose(robot2GoalPose); robot3.setRobotPose(robot3GoalPose); robot4.setRobotPose(robot4GoalPose); robot5.setRobotPose(robot5GoalPose); target1.setRobotPose(target1CurrentPose); target2.setRobotPose(target2CurrentPose); target3.setRobotPose(target3CurrentPose); % 显示仿真结果 figure(1); clf; hold on; xlim([-1, 1]); ylim([-1, 1]); for i = 1:length(robots) pose = robots{i}.getRobotPose(); plot(pose(1), pose(2), 'bo'); if robots{i}.UserData.isGuarding targetIndex = robots{i}.UserData.guardingTarget; plot(targets{targetIndex}.getRobotPose(1), targets{targetIndex}.getRobotPose(2), 'r*'); elseif robots{i}.UserData.isAssigned targetIndex = robots{i}.UserData.assignedTarget; plot(targets{targetIndex}.getRobotPose(1), targets{targetIndex}.getRobotPose(2), 'gx'); end end for i = 1:length(targets) if ~(targets{i}.UserData.isCaptured) pose = targets{i}.getRobotPose(); plot(pose(1), pose(2), 'rs'); end end hold off; drawnow; end ```

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