[發(fā)明專利]基于生物觸角模型的多機器人水下目標搜尋方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410079228.4
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103869824B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 倪建軍;李新云;吳榴迎;范新南;劉小峰
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區(qū)
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.基于生物觸角模型的多機器人水下目標搜尋方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)接到目標搜尋任務后，搜尋人員根據(jù)目標已知的大概位置信息，將載有多臺小型水下機器人的水下探測船從該處投入海底；

(2)水下探測船下沉到海底后，以水下探測船中心為原點，建立平面坐標系；各水下機器人建立自身的運動學模型，第i臺機器人的狀態(tài)變量為(x_i,y_i,θ_i)，其中(x_i,y_i)為機器人在平面坐標系中的位置坐標，θ_i為機器人運動方向角；水下探測船釋放水下機器人。

(3)各水下機器人利用生物觸角模型驅動機器人不斷往前運動，進行目標搜索，同時利用自身攜帶的聲吶傳感器實時進行環(huán)境探測，并將聲吶傳感器獲取的環(huán)境信息數(shù)據(jù)通過自身攜帶的水下通信設備發(fā)給水下探測船；

(4)水下探測船建立水下環(huán)境動態(tài)柵格地圖，根據(jù)接收到的各水下機器人環(huán)境信息數(shù)據(jù)，實時更新柵格地圖，并利用自身攜帶的水下通訊設備廣播該地圖信息給各水下機器人；

(5)當某水下機器人在其偵測范圍內(nèi)根據(jù)已知目標的有關特征和信息發(fā)現(xiàn)目標時，標記其位置信息，并廣播該信息給其他水下機器人和水下探測船；

(6)其他水下機器人和水下探測船在得到目標位置信息后，根據(jù)柵格地圖，利用擴散方程進行路徑規(guī)劃，計算各自到達目標的最佳路徑，水下探測船到達目標位置，利用攜帶的機械手進行目標抓取，其他水下機器人運動到目標位置，然后所有水下機器人集合登上水下探測船，水下探測船上浮，完成目標搜索任務。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于生物觸角模型的多機器人水下目標搜尋方法，其特征在于：所述步驟(3)中，生物觸角模型的建立步驟為：

生物觸角模型是將Bug算法與神經(jīng)行為學結合得到的仿生條件反射導航算法，即在水下機器人本身一些特定區(qū)域借助聲吶傳感器探測到的觸覺信息，實時激勵觸發(fā)反射行為來實現(xiàn)對未知環(huán)境中目標的搜尋；

該模型中設置五個生物觸角模型分別為：位于前方的半圓環(huán)形觸角Dng_s與Dng_b，其半徑分別為R_s與R_b；位于左右主動輪位置的矩形觸角Wng_l與Wng_r，其大小為d_W×c，其中d_w和c分別為矩形觸角的長和寬；位于正前方由大小為2R_s×a的矩形加半徑為R_s的半圓形組成的寬面積型觸角Lng，其中2R_s為矩陣的長，a為矩形的寬；左右主動輪位置的矩形觸角Dng_s和Dng_b用于繞開障礙物邊緣行為的實現(xiàn)，且R_r≤R_s≤R_b，R_r是水下機器人的外接圓半徑；Wng_l與Wng_r用于記錄當前行走過程中左右主動輪運動的實時位移s_l和s_r；Lng用于檢測當前傳感器探測范圍內(nèi)無障礙直線行走的最大距離s_max。