[發(fā)明專利]室外多機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911415926.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111240319B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 郭健;朱佳森;錢耀球;呂思聰;鄒克寧;何明明;高天山
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;寶時得科技（中國）有限公司
• 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: 唐代盛

1.一種室外多機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于包括總控制后臺和移動機器人群，總控制后臺包括通信模塊、顯示裝置以及服務器；移動機器人群基于主從結構，由一個主機器人和至少一個從機器人組成，主機器人和從機器人均配備導航定位模塊、運動控制模塊、傳感器、通信模塊及主控模塊；

所述運動控制模塊由運動控制板、直行電機和轉向電機組成，其中運動控制板下發(fā)指令控制直行電機和轉向電機運行狀態(tài)，并接收避障傳感器數(shù)據(jù)、主控模塊指令及上傳傳感器數(shù)據(jù)；

各通信模塊由無線AP和天線組成，移動機器人群與總控制后臺通過無線AP組網(wǎng)通信；

傳感器模塊包括避障傳感器、溫濕度傳感器及防跌落傳感器，實時將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給運動控制板；

導航定位模塊為激光雷達環(huán)境感知傳感器及cartographer算法軟件功能包，其中從機器人配備普通激光雷達環(huán)境感知傳感器，主機器人配備高精度的激光雷達環(huán)境感知傳感器；

主控模塊為工控機，接收運動控制板上傳的傳感器數(shù)據(jù)及發(fā)送指令，接收激光雷達環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)構建環(huán)境地圖、導航定位及子層路徑規(guī)劃功能；

所述主機器人中：

主機器人利用高精度激光雷達環(huán)境感知傳感器感掃描周圍環(huán)境信息，主控模塊接收激光雷達數(shù)據(jù)使用cartographer算法構建工作場景柵格地圖，通過通信模塊發(fā)送給總控制后臺服務器；

通過主機器人的導航定位模塊和通信模塊向總控制后臺發(fā)送實時位置信息；

利用主機器人的主控模塊處理導航定位模塊返回位姿信息，規(guī)劃自身到任務點的子層路徑方案，發(fā)送給總控制后臺服務器；

主控模塊接收總控制后臺規(guī)劃的主層路徑規(guī)劃方案，按總控制后臺指令執(zhí)行任務；

利用主機器人的主控模塊處理避障傳感器返回信息，實現(xiàn)運行過程中避障、越障功能。

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的從機器人中：

利用從機器人的通信模塊接收總控制后臺發(fā)送的工作場景地圖；

通過從機器人的導航定位模塊和通信模塊向總控制后臺發(fā)送實時位置信息；

利用從機器人的主控模塊處理導航定位模塊返回信息，主控模塊規(guī)劃自身的子層路徑規(guī)劃方案，發(fā)送給總控制后臺服務器；

主控模塊接收總控制后臺規(guī)劃的主層路徑規(guī)劃方案，按指令執(zhí)行任務；

利用從機器人的主控模塊處理避障傳感器返回信息，實現(xiàn)運行過程中避障、越障功能。

3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的總控制后臺中：

利用通信模塊實時與移動機器人群數(shù)據(jù)交換，接收主機器人構建的環(huán)境地圖信息和移動機器人群的位置信息；

為任務點設置等級為一級任務點和二級任務點，并在環(huán)境地圖上標記；

服務器根據(jù)移動機器人群的子層路徑規(guī)劃方案，通過主層路徑規(guī)劃算法，調整組合成總體優(yōu)化方案，通過通信模塊下發(fā)給移動機器人群；

移動機器人群不能自主完成任務時，遠程遙控移動機器人群；

實時顯示移動機器人運行狀態(tài)，判斷是否存在故障，是否脫離工作狀態(tài)，若是則發(fā)出聲光報警。

4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于主機器人具有高精度的激光雷達環(huán)境感知傳感器，在從機器人中選擇一臺配置與主機器人相同的高精度的激光雷達環(huán)境感知傳感器作為備份，當主機器人不能正常工作時，該從機器人接收總控制后臺指令，成為主機器人；

所述任務點位置為移動機器人群作業(yè)目標所處坐標，對其進行標定，任務點等級為一級任務點和二級任務點，一級任務點為單一移動機器人可獨立作業(yè)完成的目標，二級任務點為需要兩臺及以上的移動機器人協(xié)同作業(yè)完成的目標。