[發明專利]一種基于多傳感器的多移動機器人調度系統設計方法

有效

• 申請號: 202010035287.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111103887B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王東;劉斌祺;朱理;連捷;于連波
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 王樹本;徐雪蓮

本發明屬于計算機視覺技術及機器人控制技術領域，一種基于多傳感器的多移動機器人調度系統設計方法，包括以下步驟：(1)搭建多個移動機器人平臺，(2)構建二維實驗場景地圖及實現多移動機器人無線通訊，(3)全局路徑規劃的設計，(4)設計任務的分配，(5)多移動機器人預防碰撞策略的設計，(6)開發多移動機器人調度平臺軟件。本發明具有以下優點：一、采用無軌自主導航的方式，擴大了機器人可自由移動范圍。二、對多機器人采用分布式控制，提高了整個調度系統的動態協調性和穩定性。三、利用激光雷達及深度實感相機傳感器同時對機器人周圍環境進行識別檢測，提高了機器人在整個任務執行過程中的安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于多傳感器的多移動機器人調度系統設計方法，屬于計算機視覺技術及機器人控制技術領域。

背景技術

近年來，隨著無線網絡、計算機視覺、自主導航、SLAM等技術的快速發展，以及CPU和傳感器等硬件性能的提高，機器人領域有了更廣闊的發展前景。與以前相比，現在的機器人對周圍環境的識別精度越來越高，處理各類數據的能力也越來越強，正在不斷地朝著更智能化的方向發展，并已經開始應用于各種領域。從服務行業的服務機器人到物流行業的自主分揀搬運機器人，智能機器人的身影無處不在。然而，隨著現代各行各業產業結構的快速升級，工作任務量也在不斷地上漲，生產環境的日漸復雜，不僅對機器人個體的智能化提出新需求，同時也對多機器人控制提出了新挑戰。多機器人調度系統是多機器人控制的研究方向之一，其中基于移動機器人的多機器人調度系統，研究內容包含多機器人路徑規劃、自主導航、任務分配、預防碰撞等。

目前，在許多多移動機器人調度系統中仍使用著傳統的磁軌、二維碼等有軌導航方式。這種導航方式存在諸多缺點，首先，將機器人限制在固定軌道上運行，極大程度地限制了機器人的移動范圍；其次，工作場景空間固定，如果要改變工作場景或者增加額外的運輸點，則必須重新部署局部軌道甚至全局軌道；最后，導軌長期使用還可能出現磨損狀況，會需要增加額外維修成本。此外，現在的多移動機器人調度系統多采用集中式的控制方式，雖然這種方式協調性好，任務分配時容易獲取最優解，但當控制中心出現問題時，整個系統容易出現運行故障。同時，對于機器人個體來說，在現在許多復雜的動態環境下，僅僅依靠單個傳感器采集的環境信息，可能難以保證移動機器人在整個運輸過程中的安全性。基于以上三個方面考慮，有必要對現階段的多移動機器人調度系統設計提出更新的策略，使移動機器人在實際調度過程中擁有更自由的移動空間，能夠更安全、更流暢地執行工作任務，同時使調度系統能長時間保持在更穩定的運行狀態，確保任務準確無誤完成。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明目的是提供一種基于多傳感器的多移動機器人調度系統設計方法。該方法旨在對多移動機器人采用分布式控制的方式，使多機器人能以自主協商的方式進行任務分配。同時，對機器人采用激光導航的方式，引入一種在多機器人環境下的全局路徑規劃方法以及預防碰撞策略，使多機器人能夠達到安全穩定地完成運送任務的目的。

為了實現上述發明目的，解決已有技術中所存在的問題，本發明采取的技術方案是：一種基于多傳感器的多移動機器人調度系統設計方法，包括以下步驟：

步驟1、搭建多個移動機器人平臺，以TurtleBot2移動機器人作為移動底盤，在移動底盤周圍外側設置有紅位姿識別標靶，紅位姿識別標靶前側即機器人前側設置有兩道紅色條紋，紅位姿識別標靶后側設置有單道紅色條紋，紅位姿識別標靶前、后側連接處留出長度為1.5-1.6cm的空白區；在移動底盤上設置有兩層亞克力板并與移動底盤形成三層空間，將NVIDIA Jeston TX2開發板作為上位機，安裝在第二層中間位置，同時將IntelRealsense ZR300深度實感相機安裝第二層前側正中間；在第三層搭載RPLIDAR-A3激光雷達；

步驟2、構建二維實驗場景地圖及實現多移動機器人無線通訊，包括以下子步驟：

(a)控制移動機器人在實驗場景范圍內移動，利用RPLIDAR-A3激光雷達掃描環境信息，通過cartographer建圖算法構建二維的實驗場景地圖；