近日，我校電氣與控制工程學院何舟教授團隊在機器人領域國際頂尖期刊《IEEE Robotics and Automation Letter》上發(fā)表題為“Optimal Path Planning for Multi-Robot Systems Using Petri Nets”的論文，為解決多機器人系統(tǒng)路徑規(guī)劃中的計算復雜度和實時性問題提供了新的解決方案。陜西科技大學何舟教授為該論文第一作者，電控學院研究生袁世龍為第二作者，陜西科技大學為第一通訊單位。

多機器人系統(tǒng)包括無人地面車輛和無人飛行器，已在搜救、巡檢、物流運輸?shù)阮I域得到廣泛應用。作為?智能無人系統(tǒng)?的核心技術，其路徑規(guī)劃能力直接決定系統(tǒng)能否適應復雜動態(tài)環(huán)境，是衡量系統(tǒng)自動化水平的關鍵指標之一。然而，現(xiàn)有方法在處理復雜邏輯任務和大規(guī)模系統(tǒng)時常面臨計算復雜度高和實時性較差等問題。

圖1 離線計算-在線規(guī)劃的算法整體框架

針對上述難點，本研究團隊提出了一種基于Petri網(wǎng)的多機器人系統(tǒng)最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。通過將多機器人系統(tǒng)抽象為圖形化的Petri網(wǎng)模型，并設計結構控制器，實現(xiàn)復雜任務約束的形式化表征。為避免機器人數(shù)量增加而引發(fā)狀態(tài)爆炸問題，提出一種狀態(tài)空間壓縮方法和高效的實時在線規(guī)劃算法，實現(xiàn)多機器人復雜任務的實時分配和最優(yōu)路徑規(guī)劃。理論分析與數(shù)值實驗均表明，該方法在保證規(guī)劃最優(yōu)性的同時，顯著提升了計算效率和可擴展性，尤其在機器人數(shù)量和環(huán)境規(guī)模不斷增加的情況下，表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有方法的性能。

圖2 某車間環(huán)境下的不同復雜任務仿真軌跡

原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11122643

（核稿：周強 編輯：趙誠）