MATLAB基于人工势场法的编队及避障
时间: 2024-05-15 18:18:39 浏览: 83
基于matlab的人工势场法
人工势场法(Artificial Potential Field, APF)是一种常用于机器人路径规划及避障的方法,也可以用于编队控制。MATLAB可以很好地实现基于APF的编队及避障。
首先,需要定义每个机器人的位置信息和目标点信息。利用APF算法,可以计算出机器人在当前位置下受到的斥力和引力,从而得到机器人的运动方向和速度。具体实现过程如下:
1. 定义机器人的位置信息和目标点信息
```
pos = [x1 y1; x2 y2; ...; xn yn]; % 机器人位置信息,每行代表一个机器人的x和y坐标
goal = [xg yg]; % 目标点坐标
```
2. 计算机器人受到的斥力和引力
```
function [f_att, f_rep] = calc_force(pos, goal, obs_pos, obs_r, k_att, k_rep, rep_range)
% 计算机器人受到的斥力和引力
f_att = -k_att*(pos - goal); % 引力
d = pdist2(pos, obs_pos); % 计算机器人和障碍物的距离
f_rep = zeros(size(pos));
for i = 1:size(pos, 1)
if min(d(i,:)) < rep_range % 如果机器人在障碍物的影响范围内
f_rep(i,:) = k_rep*(1./d(i,:) - 1/obs_r)*(pos(i,:) - obs_pos(find(d(i,:) == min(d(i,:)), 1),:)); % 斥力
end
end
end
```
3. 计算机器人的速度和运动方向
```
function vel = calc_velocity(pos, goal, obs_pos, obs_r, k_att, k_rep, rep_range, max_vel)
% 计算机器人的速度和运动方向
[f_att, f_rep] = calc_force(pos, goal, obs_pos, obs_r, k_att, k_rep, rep_range); % 计算斥力和引力
f_total = f_att + f_rep; % 总力
vel = max_vel*f_total./sqrt(sum(f_total.^2, 2)); % 计算速度,保证不超过最大速度
end
```
4. 实现编队和避障
```
pos = [x1 y1; x2 y2; ...; xn yn]; % 机器人位置信息,每行代表一个机器人的x和y坐标
goal = [xg yg]; % 目标点坐标
obs_pos = [xo1 yo1; xo2 yo2; ...; xom yom]; % 障碍物位置信息,每行代表一个障碍物的x和y坐标
obs_r = [r1; r2; ...; rm]; % 障碍物半径信息
k_att = 1; % 引力系数
k_rep = 100; % 斥力系数
rep_range = 10; % 斥力作用范围
max_vel = 1; % 最大速度
while true
vel = calc_velocity(pos, goal, obs_pos, obs_r, k_att, k_rep, rep_range, max_vel); % 计算速度
pos = pos + vel; % 更新机器人位置
% 绘制机器人和障碍物
end
```
需要注意的是,APF算法存在局部最优解的问题,因此需要合理设置参数和初始位置,以避免出现不理想的运动轨迹。
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