[發明專利]一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810431988.5
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108445744A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 辛改芳;朱俊;唐靜;裴志堅;史新民
• 申請（專利權）人: 常州信息職業技術學院
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 徐琳淞

1.一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：包括，

控制中心(10)；

第一無線收發模塊(13)，與控制中心(10)連接；

第二無線收發模塊(14)，設置于自主移動機上并與第一無線收發模塊(13)通信連接；

無線傳感節點(1)，設置于室內工作環境中并與控制中心(10)連接，基于多個無線傳感節點(1)構成無線傳感器網絡，用于判斷自主移動機在室內工作環境中的實時位置；

慣性傳感器(2)，設置于自主移動機上并與第二無線收發模塊(14)連接，并用于自主移動機在工作環境的連續位姿檢測；

視覺圖像傳感器(3)，設置于自主移動機上并與第二無線收發模塊(14)連接，并用于自主移動機在工作環境對三維構建與預先構建地圖庫的匹配識別；

伺服控制器(5)，設置于自主移動機上并與第二無線收發模塊(14)連接，并用于提供自主移動機行走的控制信號。

2.根據權利要求1所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：所述無線傳感節點(1)包括無線編碼產生電路(11)和無線解碼產生電路(12)。

3.根據權利要求1所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：所述慣性傳感器(2)包括三軸線加速度模塊(21)和三軸角加速度模塊(22)，所述三軸線加速度模塊(21)和三軸角加速度模塊(22)均與第二無線收發模塊連接。

4.根據權利要求1所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：所述視覺圖像傳感器(3)包括CCD攝像機模塊(31)和圖像采集卡模塊(32)，所述CCD攝像機模塊(31)、圖像采集卡模塊(32)和第二無線收發模塊依次連接。

5.根據權利要求1所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：還包括北斗定位接收器(4)，設置于自主移動機上并與第二無線收發模塊連接，并用于發送自主移動機在室外工作環境中的實時位置。

6.根據權利要求5所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制系統，其特征在于：所述北斗定位接收器(4)包括有源天線模塊(41)和去噪轉換模塊(42)，所述有源天線模塊(41)、去噪轉換模塊(42)和第二無線收發模塊依次連接。

7.一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制方法，其特征在于：包括以下步驟，

S1：通過視覺圖像傳感器對工作環境進行圖像采集，在對采集圖像進行分割基礎上得到圖像邊界輪廓點的順序編碼，提取圖像中特征角點的邊緣，通過三維坐標計算對特征點進行三維構建，得到非幾何結構在定位空間的坐標；

S2：通過無線傳感節點間的無線信號測試集建立信號指紋庫，建立不同環境不同距離下無線信號補償系數來增強無線測距性能，采用三軸線加速度模塊和三軸角加速度模塊跟無線收發模塊相結合來對自主移動機群位置進行航跡推算，避免含噪無線信號對自主移動機群位置輸出引入較大的定位誤差；

S3：通過無線傳感節點、慣性傳感器和北斗定位接收器解算出自主移動機群的精確位置和姿態；

S4：基于步驟S3中的位置和姿態參數，再結合控制中心內的模糊控制參數整定的增量式PID算法得到自主移動機群的實時運動軌跡。

8.根據權利要求7所述的一種工業物聯網增強定位下自主移動機群協同控制方法，其特征在于：所述模糊控制參數整定的增量式PID的控制方法包括以下步驟，

第一步：結合自主移動機群的定位場景，設定移動機群初始位置和姿態參數ini(t)；

第二步：輸入當前移動機群實時位置和姿態的采樣值samp(t)；

第三步：通過基于移動機群設定軌跡值rv(t)，通過公式e(t)＝rv(t)-samp(t)計算出移動機群實時運動位置和姿態偏差值e(t)；

第四步：通過基于模糊控制參數整定u(t)＝f(e(t))計算出移動機群位置和姿態的控制量，并通過存儲器保存當前數值；

第五步：判斷第四步中保存的數值與第一步中設定的初始參數是否一致，若一致，則移動機群可以移動，若不一致，則移動機群不移動。