[發明專利]一種可實現蜂擁控制的機器人小車系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810019720.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108594798B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 朱瀟;肖添文;張嘉彤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種可實現蜂擁控制的機器人小車系統及其控制方法。該系統包括多個兩輪履帶小車、上位機和無線通信系統。方法為：每個兩輪履帶小車通過搭載的傳感器獲取自身的位置、速度、方向信息，并通過無線通信系統將上述信息發送到上位機；上位機根據多個兩輪履帶小車發來的信息，通過蜂擁控制方法確定每個兩輪履帶小車的運動指令，并將運動指令發送給相應的兩輪履帶小車，兩輪履帶小車在得到運動指令后做出相應的運動；重復以上步驟進行迭代得到下一時刻新的位置、速度、方向信息，由此不斷迭代運算實現位置、速度、方向信息的更新，達到控制小車運動的目的。本發明具有硬件成本低、開發效率高、控制精確、節省資源的優點，并且能夠進一步升級使用。

技術領域

本發明屬于自動化蜂蛹控制技術領域，特別是一種可實現蜂擁控制的機器人小車系統及其控制方法。

背景技術

蜂擁控制作為一種典型的多機器人集群運動算法，其在理論上已經取得了不錯的成果，但在實際系統中應用仍面臨下列問題：1)因實驗室級別的仿真很難提供各種通信介質限制所需的空間，如電磁波的衰減、圖像傳感器的分辨率等，所以難以真正的體現通信的限制；2)室內定位需要較高的精度要求，大多數系統需要在室內安裝信號源并使用高精度的傳感器來估算信號衰減，或者使用昂貴的激光雷達等測繪方式進行定位，所以定位系統造價昂貴；3)蜂擁控制的目的是指導具有一定數量的機器人做集群運動，且機器人數量越多越好，而常見的智能小車體積大，造價高，設置復雜，很難在小場地開展仿真，所以商業智能小車不適合蜂擁控制的仿真。

發明內容

本發明的目的在于提供一種造價低廉、易于適用、且能進行自我控制、也能對反饋值進行誤差處理的多機器人小車系統及其控制方法，該系統能利用蜂蛹控制算法控制多個機器人做集群運動。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種可實現蜂擁控制的機器人小車系統，包括兩輪履帶小車、上位機和無線通信系統，其中：

所述兩輪履帶小車的數量為多個，每個兩輪履帶小車通過搭載的傳感器獲取自身的位置、速度、方向信息，并通過無線通信系統將上述信息發送到上位機；

所述上位機，根據多個兩輪履帶小車發來的信息，通過蜂擁控制方法確定每個兩輪履帶小車的運動指令，并將運動指令通過無線通信系統發送給相應的兩輪履帶小車，兩輪履帶小車在得到運動指令后做出相應的運動。

進一步地，所述兩輪履帶小車包括車體，以及安裝在車體上的微型控制器、電機控制芯片i298n、12V電源、電機、履帶及電機固定裝置、履帶：

所述微型控制器包括6軸陀螺儀、加速度計和藍牙模塊，6軸陀螺儀、加速度計用于測量機器人小車的狀態信息，藍牙模塊用于實現藍牙通信、輸出控制信號到電機控制芯片i298n；

所述電機控制芯片i298n用于接收微型控制器的控制信號、電機的轉向和轉速，并且為微型控制器提供5V電源；

所述12V電源為12V/800mAH鋰電池，用于為微型控制器、電機控制芯片 i298n、電機供電；

所述履帶及電機固定裝置用于將電機、履帶固定在車體上；

所述履帶由電機驅動。

進一步地，所述的所述微型控制器采用Curie Nano英特爾居里微型控制器，該微型控制器使用Arduino開源電子原型平臺，蜂擁控制的仿真采用matlab語言編寫。

一種可實現蜂擁控制的機器人小車系統的控制方法，包括兩輪履帶小車、上位機和無線通信系統，具體步驟為：

步驟1、系統中每個兩輪履帶小車通過搭載的傳感器獲取自身的位置、速度、方向信息，通過無線通信系統將上述信息發送到上位機；

步驟2、上位機根據多個兩輪履帶小車發來的信息，通過蜂擁控制算法計算出每個小車的運動指令，并將運動指令通過無線通信系統發送給相應的兩輪履帶小車；