[發明專利]人工智能大數據下粒子化移動機器人組及其控制方法

有效

• 申請號: 202010023514.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111123953B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 石帥
• 申請（專利權）人: 重慶弘璣隆程科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/08;G05B13/04
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 鄧阿衛

1.人工智能大數據下粒子化移動機器人組，若干移動機器人均由車體、供電裝置、行走機構、圖像采集系統以及移動機器人控制系統組成；車體，所述車體包括承載車架，所述承載車架的四周具有外殼板；用于驅動所述車體前進或者后退的行走機構，所述行走機構設于所述車體下方；圖像采集系統包括前置攝像頭、前置距離檢測器、后置攝像頭、后置距離檢測器、高度傳感器，所述前置攝像頭以及前置距離檢測器設于所述車體的前側，所述后置攝像頭以及后置距離檢測器設于所述車體的后側；所述移動機器人控制系統設于所述承載車架上，且與所述行走機構、圖像采集系統連接；為移動機器人供電的供電裝置，所述供電裝置固定于所述承載車架上，移動機器人采用如下方法控制：

(1)移動機器人的圖像采集系統采集圖像，對采集的圖像進行去噪處理后通過路徑邊緣點做最優路徑規劃；

(2)對移動機器人組進行行程控制，使移動機器人在規劃的路徑通道內行進；

(3)對行程中的移動機器人組進行姿態監控；

(4)重復步驟(2)-(3)直到移動機器人組停止工作為止；

其特征在于：所述步驟(1)包括如下步驟：

(1.1)圖像采集去噪：

移動機器人通過圖像采集系統對路徑所處環境進行三維圖像采集，對采集的圖像進行高斯濾波處理；

(1.2)對圖像中道路進行邊緣檢測：

對圖像中每個像素點周圍的鄰點灰度值進行Sobel算子計算，通過采集圖像所取的亮度選擇閾值τ，

f_x＝(f(a-1,b-1)+2f(a-1,b)+f(a-1,b+1))-(f(a+1,b+1)+2f(a-1,b)+f(a+1,b+1))，

f_y＝(f(a-1,b-1)+2f(a,b-1)+f(a+1,b-1))-(f(a-1,b-1)+2f(a,b-1)+f(a+1,b-1))，

當So(a,b)τ時，圖像中點(a,b)為邊緣點，a、b為邊緣點坐標，f為灰度值；

(1.3)依據邊緣點的路徑規劃：

移動機器人的云控制系統采集邊緣點信息，通過邊緣點構建出路徑通道，設移動機器人的圖像采集系統與圖像采集系統的距離檢測器的與水平方向上的夾角為θ_a，距離檢測器返回的數據為l_a，移動機器人的高度傳感器的測量值為z′，水平方向參考系下的坐標為D_n0＝(x_a,y_b,z′)＝(l_a×cosθ_a,l_a×sinθ_a,z′)；

根據路徑通道中節點的迭代評價值確定規劃的路徑，兩個相鄰節點的距離為l_n0，l_n0＝D_n0-D_n0-1，n0為當前節點的標號，起始點I₀到當前節點I_n0的代價函數為：

掃描每個節點附近G(n0)最大的兩個鄰居節點進行連接，形成規劃的路徑通道；

所述步驟(2)包括：

(2.1)初始化數量大小為N的移動機器人組，包括移動機器人行進區域隨機速度和移動機器人行進區域位置，確定每個移動機器人的姿態矩陣、姿態矩陣角速率以及姿態角；

(2.2)評估每組中移動機器人的適應值；

(2.3)評估每組中移動機器人當前搜索空間中最佳位置；

(2.4)更新移動機器人的慣性權重，更新每個移動機器人的速度和位置；

(2.5)在移動機器人組工作狀態下重新執行步驟(2.2)，在移動機器人組工作結束時結束；

所述的移動機器人的姿態矩陣的確定步驟包括：

(2.1.1)設地球坐標系為earth系，地理坐標系為geo系，載體坐標系為carrier系，導航坐標系為pilot系，地理坐標系、載體坐標系、導航坐標系的軸依次分別為X_g、Y_g、Z_g；X_c、Y_c、Z_c；X_p、Y_p、Z_p；

(2.1.2)計算移動機器人的地理坐標系的方向余弦矩陣；

其中移動機器人所在經度為α_e和緯度為δ_e；α_e的取值范圍為(-180°，180°)；δ_e的取值范圍為(-90°，90°)；

(2.1.3)計算移動機器人的載體坐標系的方向余弦矩陣；

其中γ_c為載體坐標系相對于地理坐標系的橫滾角，即X_c相對于X_g的夾角；

其中θ_c為載體坐標系相對于地理坐標系的俯仰角，即Y_c相對于Y_g的夾角；

其中為載體坐標系相對于地理坐標系的航向角，即Z_c相對于Z_g的夾角；

(2.1.4)計算移動機器人的導航坐標系的姿態矩陣；

(2.1.5)計算移動機器人的導航坐標系的姿態矩陣角速率；

ω_e為地球角速率在導航坐標系下的投影，ω_a為移動機器人陀螺儀測量值；

移動機器人姿態角的實時值為：

為移動機器人導航坐標系的橫滾角；為移動機器人導航坐標系的航向角；為移動機器人導航坐標系的俯仰角。