近日，我校电气与控制工程学院何舟教授团队在机器人领域国际顶尖期刊《IEEE Robotics and Automation Letter》上发表题为“Optimal Path Planning for Multi-Robot Systems Using Petri Nets”的论文，为解决多机器人系统路径规划中的计算复杂度和实时性问题提供了新的解决方案。陕西科技大学何舟教授为该论文第一作者，电控学院研究生袁世龙为第二作者，陕西科技大学为第一通讯单位。
多机器人系统包括无人地面车辆和无人飞行器，已在搜救、巡检、物流运输等领域得到广泛应用。作为智能无人系统的核心技术，其路径规划能力直接决定系统能否适应复杂动态环境，是衡量系统自动化水平的关键指标之一。然而，现有方法在处理复杂逻辑任务和大规模系统时常面临计算复杂度高和实时性较差等问题。
图1 离线计算-在线规划的算法整体框架
针对上述难点，本研究团队提出了一种基于Petri网的多机器人系统最优路径规划方法。通过将多机器人系统抽象为图形化的Petri网模型，并设计结构控制器，实现复杂任务约束的形式化表征。为避免机器人数量增加而引发状态爆炸问题，提出一种状态空间压缩方法和高效的实时在线规划算法，实现多机器人复杂任务的实时分配和最优路径规划。理论分析与数值实验均表明，该方法在保证规划最优性的同时，显著提升了计算效率和可扩展性，尤其在机器人数量和环境规模不断增加的情况下，表现出优于现有方法的性能。
图2 某车间环境下的不同复杂任务仿真轨迹
原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11122643
（核稿：周强 编辑：赵诚）
校友
教工
学生