A flocking and obstacle avoidance algorithm for mobile robots

Mobila robotar som samarbetar i grupp ger flera fördelar, t.ex. redundans och flexibilitet. Dessutom ger det möjlighet att lösa vissa uppgifter som vore omöjliga för en ensam robot. Vi har utvecklat en ny algoritm för att förflytta grupper av robotar till ett förutbestämt mål, utan att de kolliderar med varandra eller med hinder. På vägen håller de ihop i en formation. Vi har kombinerat en potentialbaserad metod, som används för att hitta kortaste vägen till målet, och en yttäckningsmetod som utnyttjar tyngdpunkterna för Voronoi-regioner för att optimera placeringen av sensorer i ett skalärt fält. Vår algoritm är bevisat säker mot kollisioner, oavsett form på hindren. Den har visat sig ge pålitlig konvergens till målet i simuleringar och robotarna bildar hexagonala gitterformationer när de rör sig på öppna ytor. Algoritmen är dessutom helt decentraliserad och mängden beräkningar som varje robot behöver göra ökar försumbart när fler gruppmedlemmar tillkommer. Den här rapporten beskriver algoritmen och dess egenskaper och redovisar resultat från simuleringar i två olika miljöer. Dels har vi simulerat i Matlab och dels i Fenix, en grafisk datormiljö utvecklad av FOI, där robotarna har modellerats efter amerikanska arméns terrängfordon HMMWV.