TurtleBot3 Burger机器人集群编队通信与自动控制技术研究

摘要\n\nTurtleBot3 Burger作为一款低成本、开源的差速驱动移动机器人平台，在集群编队通信与自动控制技术研究中被广泛采用。本文围绕TurtleBot3 Burger的硬件架构与软件框架，分析其通信机制（基于ROS/ROS 2的WiFi与多机通信方案）、集群编队控制方法（领航-跟随法、虚拟结构法、基于一致性算法的分布式控制）以及多机器人协同中的时间同步与通信延迟补偿等关键问题，并典型仿真与实验方案。研究表明，依托TurtleBot3 Burger的体积优势和模块化设计，百元级成本的多机系统能够有效验证编队保持、避碰、队形变换等集群算法，但需解决WiFi通信拥塞、定位累积误差与邻机感知可靠性约束。\n\n## 1. 引言\n\n多机器人集群编队控制是当前机器人学与自动控制领域的研究热点，在仓储物流、环境监测、协同搜救与区域覆盖等场景具有广泛前景。TurtleBot3 Burger由ROBOTIS公司推出，整机具备300元量级的套件成本、两轮差速运动机构、丰富的开源例程，以及同时支持ROS和ROS 2 Middleware的能力，被MIT、剑桥、ETH等大量实验室广泛用于Swarm Robotics的教学和科研。研究基于TurtleBot3 Burger的集群编队通信与自动控制技术，需要结合底盘运动学约束、机间通信拓扑选择以及高层协同决策的设计进行综合考虑。本文按