[發明專利]室外多機器人協同作業系統及其方法

有效

• 申請號: 201911415926.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111240319B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（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

本發明公開了一種室外多機器人協同作業系統及其方法，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，由一個主機器人和若干個從機器人組成，每個機器人均配備導航定位、運動控制、傳感器、通信及主控模塊本發明不僅能夠保證大移動機器人群具備高可靠性和魯棒性，同時兼顧移動機器人群造價成本，而且能夠高效快速地完成室外環境下作業任務。

技術領域

本發明屬于智能機器人領域，具體涉及一種室外多機器人協同作業系統。

背景技術

隨著機器人技術的快速發展，機器人領域有著向集群化、協同作業方向發展的趨勢。隨著作業任務的日益復雜化，單個機器人往往在信息獲取、實時處理以及作業范圍等方面能力極為有限，在某些場合下難以達到作業要求；另外，相比智能化程度較高、較昂貴的單個機器人，利用多個廉價機器人可能更容易也更經濟地完成作業任務。由于多機器人協同完成任務的優勢，人們對它越來越重視，它在各個領域的應用也越來越廣泛，比如災后搜救、自動化生產線、海洋和太空探索、軍事等。

多機器人協同作業系統涉及多機器人路徑規劃技術、多機器人通信技術、多機器人協同控制技術等多項關鍵技術，目前多機器人協同作業系統研究難點主要集中在路徑規劃和任務分配方面。現有多機器人協同路徑規劃方法主要有：人工勢場法、分布式控制法、粒子群算法、協同進化基因算法法等。人工勢場法實時控制優秀，但是勢場函數構建復雜，求解需要用有限差分法求解偏微分方程的極值問題，計算量大求解復雜，而且容易陷入局部極小(Tian-tian ZHAO.Path Planning ofMobile Robot Based on BacterialForaging Algorithm and Artificial Potential Field Method[C].Science andEngineering Research Center.Proceedings of20172nd International Conference onTest,Measurement and Computational Method(TMCM 2017).Science and EngineeringResearch Center:Science and Engineering Research Center,2017:165-170.)；分布式控制法對機器人個體的要求較高，雖然具有優秀的靈活性和魯棒性，但是移動機器人群制造成本較高(武鎖平.基于分布式視覺的移動機器人全局導航技術研究[D].河北工業大學,2007.)；粒子群算法計算多約束的組合路徑規劃問題速度快，但是也容易陷入局部最優(LiDi.Robot Path Planning Based on an Improved Multi-Objective PSO Method[C].Wuhan Zhicheng Times Cultural Development Co..Proceedings of the2016International Conference on Computer Engineering,Information Scienceamp；Application Technology(ICCIA 2016).Wuhan Zhicheng Times Cultural DevelopmentCo,2016:508-513.)；基于協同進化的基因算法求解多機器人協同路徑規劃問題，隨著約束條件的增多，計算時間大幅增加，求解速度慢，實時性差(Gan Xusheng.Robot PathPlanning Based on Genetic and Chaotic Optimization Algorithm[C].ResearchInstitute of Management Science and Industrial Engineering.Proceedings of20175th International Conference on Computer,Automation and Power Electronics(CAPE 2017).Research Institute of Management Science and IndustrialEngineering:計算機科學與電子技術國際學會(Computer Science and ElectronicTechnology International Society),2017:120-125.)。