[發明專利]一種基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法

在審

• 申請號: 201811063634.6
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109324611A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 毛新軍;王求真;楊碩;劉哲;黃裕泓
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，步驟為：

S1:隨機從機器人集群中選出幾個機器人；

S2：機器人把他們的鄰居加入他們的小組；

S3：每組中選擇一個參考機器人；參考機器人是群的領導者，正常的機器人接近同一組中的參考機器人；

S4：機器人在目標環境中的適當位置停止，當目標環境發生變化時，機器人完成自適應地定位，最終獲得相對穩定的群體結構。

2.根據權利要求1所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，當機器人在動態環境中找到合適的位置時，它會轉向“停止”狀態，“暫停”狀態是隨環境變化而調整的暫時穩定狀態。

3.根據權利要求1所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，在上述步驟中，如果一個機器人加入了一個組，它就不能被添加到另一個組中；在沒有附加機器人的情況下，成功地構建了群組；如果機器人不能加入任何組，則將其添加到其最近鄰居所在的組中。

4.根據權利要求1所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，在上述步驟中，機器人之間的通信限于同一組，而不同的組獨立地朝向目標形狀收斂。

5.根據權利要求4所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，群機器人在區域中隨機存在，通過局部通信選擇位于機器人系統邊緣的三個機器人，使用分組機制，建立了機器人組。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，在上述步驟中，使用上三個基本行為的自組織形成，機器人狀態是“正常”、“參考”和“停止”。

7.根據權利要求6所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，機器人首先評估距離，然后旋轉行為和定位行為由機器人執行；所有機器人在它們成功定位時停止，并且它們將隨著環境的改變而重新定位。

8.根據權利要求6所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，所有機器人A的狀態最初是s_nrm，而不是分組；先將群分為K組，然后在每組中選擇K機器人作為參考機器人g^K.a_ref；參考機器人搜索距離小于δ的相鄰機器人，δ為設定的距離閾值，加入該組的機器人不斷地加入他們的鄰居，直到所有的機器人進入一組。

9.根據權利要求8所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，每個機器人具有三種基本行為b_aph,b_rvlv,和b_loc，它們用來實現群機器人空間形成自組織，并在動態變化的環境下進行地層自適應調整。

10.根據權利要求9所述的基于基本行為自組織的群體機器人快速編隊方法，其特征在于，所述三種基本行為的具體算法為：

“Approach”行為：b_aph當機器人α處于正常狀態，即α.s＝s_nrm.時，執行行為b_aph；每個機器人α執行行為b_aph的算法；在b_aph下，機器人α首先移動朝向先前選擇的參考機器人α_ref，然后開始圍繞α_ref F旋轉，以保持α和α_ref之間的距離高于安全閾值d_safe；

“Revolve”行為：b_rvlv機器人必須保持與另一機器人的安全距離；當機器人在另一個機器人附近移動時，如果距離小于安全距離，機器人必須遠離機器人；當機器人α處于正常狀態，即α.s＝s_nrm時，執行行為b_rvlv；行為b_rvlv算法需要兩個機器人之間的安全距離d_safe以避免由機器人太近造成的碰撞；機器人將旋轉另一個鄰居機器人；雖然機器人不執行行為b_aph，但它確實執行行為組；

“Locate”行為：b_loc如果當前點與軌道之間的距離在規定范圍內，并且當前位置和停止點之間的距離在安全范圍內，則機器人停止運動并停止；否則，機器人無法定位并繼續旋轉；每個機器人α執行行為b_rvlv的算法；X是定位到目標形狀P_b的機器人；如果被定位的機器人的鄰居機器人A_nb是空的，則旋轉機器人將被定位。