[發明專利]一種智能巡查機器人

在審

• 申請號: 201510867499.0
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105269576A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 邱炎新
• 申請（專利權）人: 邱炎新
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

1.一種智能巡查機器人，用于多個目的地的巡查并獲取目的地的視頻和音頻的實時信息，同時兼具小型物品的運送功能，其特征是，包括巡查機器人和安裝在巡查機器人上的巡查儀；巡查儀具體包括信號模塊、處理模塊和生成模塊；

信號模塊，用于接收用戶輸入的本輪次的多個巡查目的地以及到達每個目的地的預計要求時間；

處理模塊，用于根據本輪次的巡查目的地和事先輸入地理環境信息選擇最優路徑，具體包括：

建立模塊：

minS=Σm=1mΣi=0UΣi=0Ub0ω0Φ0fijyijk+Σm=1mΣi=0UΣi=0Ub0ω0Φ*-Φ0Hcifijyijk+T1Σi=0U(Gi-ti)+T2Σi=0U(ti-Oi)]]>

其中，minS為巡查過程中的最低成本；m為當前巡查機器人的總數，如果只有一臺機器人，那么m＝1；U為目的地數量；b₀為單位距離耗能成本；ω₀為耗能系數；Ф₀為空載時單位距離耗能；f_ij為目的地i(i＝1,2,…,U)到目的地j(j＝1,2,…,U)之間的距離；c為巡查機器人的載重量；H為巡查機器人的最大載重量；Ф^*為滿載時單位距離耗能；

T₁為巡查機器人提前到達損失系數，為于時刻G提前到達目的地i時的成本損失，T₂為巡查機器人遲到損失系數，為延遲至時刻O到達目的地i時的成本損失，提前到達損失系數和遲到損失系數用于考量巡查機器人到達每一個目的地的準點情況，T₁和T₂為人為設定的系數；

機會模塊：假設共有R個節點，γ_ij(t)表示t時刻節點i與節點j之間的跟蹤素強度，γ_ij(0)＝K(K為數值較小的常數)，巡查機器人在運動過程中根據跟蹤素強度選擇轉移方向，則巡查機器人k(k＝1,2,...,m)從節點i轉移到節點j的概率為：

其中，g∈A_k；A_k＝{0,1,…,R-1}-B_k表示巡查機器人k下一步允許選擇的點的集合，隨時間呈動態變化，B_k(k＝1,2,…,m)為第k臺巡查機器人的禁忌表，用來記錄巡查機器人k已巡查過的點；為啟發式因子，表示t時刻由節點i到節點j的期望程度，一般取ψ為信息啟發式因子，μ為期望啟發因子；α(i,j)為下一個目的地的時間度；為下一個目的地的時間度相對重要性；

更新模塊：引入優化變量X_ij(t)，其滿足X_ij(t+1)＝σX(t)[1-X_ij(t)]，其中σ為控制變量，得出優化的跟蹤素更新規則：

γ_ij(t+1)＝(1-ζ)γ_ij(t)+Δγ_ij(t)+чX_ij(t)

其中，Δγij(t)=Σk=1mΔγijk(t),]]>

F_k為第k臺巡查機器人在本次循環中所走路徑長度，I為跟蹤素強度的常數，表示在本次循環中第k臺巡查機器人在路徑(i，j)上留下的跟蹤素強度；ζ為跟蹤素全局揮發因子，ζ∈[0,1]，且ζ為根據如下公式動態調整的參數：其中ζ_min是人為設定的最小值；Δγ_ij(t)表示本次循環中所有巡查機器人在路徑(i，j)上留下的跟蹤素強度的總和；ч為可調節系數；

初始模塊：令迭代次數DD＝0，進行參數初始化，調整各路徑跟蹤素；產生一個范圍為[0，1]的隨機數p，若p＜給定常數p₀，按照下式選擇下一個節點j：其中l∈A_k；否則根據機會模塊中的概率公式選擇下一個節點j，將j加入數組B_k中，重復直至所有的節點任務完成，得到模擬算法的初始集S_i；

求解模塊：從當前的初始集中生成一組新的可行解S_j，目標值變化量ΔS＝S_j-S_i，若ΔS＜0，則接受新的可行解S_j為最優解；否則考慮偏差的影響：r＝exp(-ΔS/N(t))，其中N為隨時間變化的量，若r＞1，則接受S_j為最優解，否則不接受新的可行解，最優解仍為S_i；

判斷模塊：當前最優解小于某一特定值時，進行跟蹤素更新；如果本輪列表B_k中無數據更新，則產生一個[0,1]范圍的隨機數u，若e₁+e₂+,…,e_i-1＜u＜e₁+e₂+,…,e_i，則選擇概率為e_i的候選巡查機器人作為下一個目標節點；

生成模塊：用于輸出計算出的最優路徑，令迭代次數DD＝DD+1，若DD＜DD_max，根據跟蹤素更新規則，按照公式N(t+1)＝N(t).v進行清空B_k列表，其中v∈[0,1]，回到初始模塊，重新產生隨機數p；若DD＝DD_max，則輸出最優解作為最優路徑。