In this paper, we propose an inverse-kinematics controller for a class of multi-robot systems in the scenario of sampled communication. The goal is to make a group of robots perform trajectory tracking in a coordinated way when the sampling time of communications is much larger than the sampling time of low-level controllers, disrupting theoretical convergence guarantees of standard control design in continuous time. Given a desired trajectory in configuration space which is precomputed offline, the proposed controller receives configuration measurements, possibly via wireless, to re-compute velocity references for the robots, which are tracked by a low-level controller. We propose a jointly designed sampled proportional feedback plus a nontraditional continuous time feedforward controller which is amenable to a distributed communication implementation where only one broadcast communication is needed per sample. Moreover, we provide closed form expressions for instability and stability regions and convergence rate in terms of the proportional gain $k$ and sampling period $T$. We test the proposed control strategy via numerical simulations in the scenario of cooperative aerial manipulation of a cable-suspended load using a realistic simulator (Fly-Crane). Finally, we compare our proposed controller with centralized approaches that adapt the feedback gain online through smart heuristics, and show that it achieves comparable performance.


翻译:在本文中,我们提议在抽样通信的情况下为一组多机器人系统提供反皮肤控制器。目标是让一组机器人在通信取样时间比低层控制器的取样时间大得多时,以协调的方式进行轨迹跟踪,从而破坏连续时间标准控制设计理论趋同的保证。鉴于在配置空间中预先计算离线的预期轨迹,拟议的控制器接受配置测量,可能通过无线重新计算由低层控制器跟踪的机器人速度引用。我们建议联合设计一个抽样比例反馈,加上一个非传统的持续时间向前反馈控制器,在每次取样只需要一次广播通信的分布式通信实施时,该控制器就易于操作。此外,我们提供了不稳定性和稳定性区域的封闭形式表达方式,以及按比例收益(kk)美元和取样期($T$)的趋同率。我们通过数字模拟来测试拟议的控制战略,以便重新计算由低层控制器跟踪的机器人的速度引用速度。我们建议采用现实的模拟器(Fly-Crane),并用智能式的图像来对比我们的拟议控制器的成绩,以便通过在线对比其取得集中式反馈。

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