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

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.

---

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.