Occupation Point Planning and Tracking Control of an Underactuated Multi-Robot System to Capture a Fast Evader

欠驱动 跟踪(教育) 计算机科学 机器人 点(几何) 控制(管理) 人工智能 计算机视觉 数学 心理学 几何学 教育学
作者
Haiyan Zhao,Rongxin Cui,Weisheng Yan
出处
期刊:IEEE robotics and automation letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:10 (8): 7707-7714 被引量:1
标识
DOI:10.1109/lra.2025.3579606
摘要

This paper presents a cooperative mechanism for capturing a fast evader in a 2D space with obstacles, using a multi-robot system with a positive capture radius. First, we define the dominance region with a Cartesian oval, parameterized by the speed ratio and capture radius, and derive the minimum number of pursuers required for successful capture. Second, we develop explicit strategies to construct a defense manifold and a coverage mapping rule for occupation points, ensuring that pursuers maintain and shrink the defensible area until the evader is captured. Finally, we design a state- feedback control law for the pursuers described by second-order nonlinear underactuated dynamics, enabling finite-time tracking of occupation points while avoiding collisions and exposure. The proposed method is also applicable to heterogeneous scenarios with both high- and low-speed pursuers. Simulations and experiments with ground mobile robots validate the effectiveness of our approach.
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