随着机器人技术的发展成熟,机器人编队已经成为当前的热门研究方向。由于机器人编队经常需要工作在障碍环境中,所以必须考虑机器人编队的避障问题。与单机器人避障不同,机器人编队可以通过变换队形适应外界环境的约束,队形变换的效率以及编队避障算法的优劣影响着机器人编队的安全。本文以轮式机器人编队为研究对象,对机器人编队的队形变换问题和动态避障问题进行研究。首先,为了描述机器人编队的队形,本文选择了领航机器人为队形参考点并设计了队形描述矩阵。接着分析了轮式机器人的运动学模型以及领航跟随系统模型。根据领航跟随系统模型的位置误差方程设计了编队控制器,为后续研究队形变换问题和编队避障问题打下了基础。其次,对队形变换过程中的常用位置分配策略进行了分析。为了尽量缩短队形变换完成时间,本文将位置分配问题归结为最短时限最少耗费指派问题,并使用最大优先指派算法和匈牙利算法解决该位置分配问题。随后对互惠速度障碍法进行了改进,根据机器人到目标点的剩余距离分配机器人所承担的避碰任务比例,进一步优化队形变换完成时间。然后,针对原始编队速度障碍法会导致机器人编队过早偏离引导路线的问题以及避障过程中机器人编队与障碍物距离过近的问题。本文定义了碰撞危险区域代替实际障碍物,根据机器人编队与障碍物间的距离调节碰撞危险区域的大小。接着对原始编队速度障碍法的避障队形评价体系进行了改进,改善了避障过程中机器人编队短时间内在多个队形之间来回切换,导致编队不稳定的问题。最后,对本文中所提到的编队控制器、编队位置指派算法、改进的互惠速度障碍法以及改进的编队速度障碍法进行了仿真。根据实验数据论证了本文所提算法的有效性以及改进后的算法与原始算法相比的优越性。