领航跟随型编队（十）编队实验视频

实验一：圆形轨迹下编队生成与保持实验 如图 5-19 所示，两个机器人完成从随机状态形成编队并沿圆形轨迹保持编队运行， 且图中下方的窗口动态显示编队的运行情况。领航机器人初始信息：坐标(0.5m,0m)，线速度 0.05 / r m s  。跟随机器人初始信息：坐 标(0.5m,1.5m)，两个机器人完成相对 0.3 l m  的距离队形运行。 从图 5-19 中可以看出，在大约前 25s 内，多移动机器人从初始离散状态，在 BSMC 控制器的作用下，生成期望队形并且沿圆形轨迹运动。在动态编队过程的早期时间段， 由于实时位置距离编队所需的理想位姿较远，跟随机器人的线速度和角速度的变化都很 大，大致在第 20s 时，队形形成，并在此后，保持该队形运行。虽然机器人通信过程会 出现延时、盲连、运动不连续等现象，但最终两个 follower 都可以通过所用运动控制器 及时调整，形成编队并保持编队前行。 

 

实验二：编队队形变换实验 实验过程如图 5-20 所示，三个机器人完成从随机状态形成三角形编队并在外界干 扰下沿直线轨迹保持编队运行。领航机器人初始信息：坐标(3.24m,2.29m)，运动方向 . /2leader    ，线速度 0.05 / r m s   ，角速度 。跟随机器人初始信息：follower1 的坐标(2.61m,1.96m)，方向 1. /2 follower    ，follower2 的坐标(3.83m,2.10m)，方向 2. /2follower    。三个机器人在运行过程中完成 0.3 l m  的正三角形编队。 从图下方的实时动态显示窗口可以看出，在 BSMC 控制器的作用下，多移动机器人 可从初始无序状态生成期望编队队形 l=0.3m 的正三角形，并保持队形前行。在运行过 程中能够完成从 l=0.3m 至 l=0.6m 的正三角形的编队队形的切换，t=50s-80s 左右，并且 在此过程中机器人并未出现掉队的现象。从所附视频中可以看出，变换队形时，follower1 与 follower2 的角速度与线速度会发生较大跳变，这是由于瞬间队形的改变，导致距离 误差过大造成的，当每一次队形变换结束后，线速度与角速度均会趋于稳定，均与 leader 保持相同的速度运动，达到一致性。 

 

实验三：外界干扰下编队队形保持实验

实验过程如图 5-21 所示，三个机器人完成从随机状态形成三角形编队并在外界干 扰下沿直线轨迹保持编队运行。领航机器人初始信息：坐标(3.24m,2.29m)，运动方向 . /2leader    ，线速度 0.05 / r m s   ，角速度 。跟随机器人初始信息：follower1 的 坐标(2.61m,1.96m)，方向 1. / 2 follower    ，follower2 的坐标(3.83m,2.10m)，方向 2. / 2follower    。三个机器人在运行过程中完成 0.3 l m  的正三角形编队。 从图下方的实时动态显示窗口可以看出，领航机器人和跟随机器人通过 MPU-6050 和室内定位系统实时获取他们的实际位置，然后跟随机器人使用基于 TCP 服务器的无 线通信单元 ESP8266 与领航机器人进行通信，得到领航机器人的位姿，并计算自己的理 想位姿。在 BSMC 控制器的作用下计算其控制输入，多移动机器人可从初始无序状态生 成期望编队队形即 l=0.3m 的正三角形，并保持队形前进如前 30s。在 T=32s 和 T=50s 时，跟随者 1 受外部干扰，为恢复理想队形，跟随机器人 1 重新计算控制输入，在此过 程中与跟随者 2 相比，其速度快速变化，但最终三者速度趋近一致，达到所需期望的三 角形队形 l=0.3m。在整个动态变换队形的这个过程中，受外部干扰的机器人变化剧烈， 但其他机器人并未受到明显影响。 

 以上实验视频归本教研室所有，非个人。