机器人的阵型避开障碍物

在机器人的编队中，机器人以准确的距离和角度相对于彼此形成形状。在编队中前进的机器人可以共享通信、计算和感知资源，并共同探索世界或运输物体。

理想情况下，机器人编队应能够朝着共同的方向前进，同时避开环境中的障碍物。为了解决这个挑战，Monteiro等人提出每个机器人都追随一个领导者的想法。思路是，知道去哪里的领导者会被保持固定角度和距离的机器人所追随。这些追随者可以成为其他机器人的领导者。因此，每个机器人直接或间接地追随一个单一的领导者，同时保持与编队中的另一台机器人的准确角度和距离，如下图所示。通过向机器人发送矩阵，可以描述“谁跟谁走”。因此，通过向机器人发送不同的编队矩阵，可以改变编队。

为了在避开障碍物的同时保持编队，追随者使用吸引动力学方法来改变他们的速度和航向。简单地说，追随者会被吸引到与领导者正确距离和角度的位置，同时被障碍物排斥。使用这种技术，可以从任何起始位置形成编队，可以分开以避开障碍物，并且可以无缝重新组合。

在模拟和实际中的结果显示，机器人能够在充满移动障碍物的环境中以编队行动，替换失败的领导者并切换编队。在下面的视频中，三台Khepera I机器人成功地在线、三角形和列编队之间切换，并避开了障碍物。在这些实验中，机器人需要将自己的位置传达给编队中的其他机器人。后来开发的一种机器人使用摄像头来减轻通信的需求，因为机器人可以直接感知到其邻居的位置。

未来，Monteiro等人计划研究如何根据任务需求在运行时设计编队矩阵，并避免由于机器人互相看不见而导致的问题。