[發明專利]一種基于UNITY引擎的移動機器人仿真系統及方法

在審

• 申請號: 202010193544.X
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111414688A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 沈文婷;孫競;鄭軍奇;孟敏銳
• 申請（專利權）人: 上海機器人產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上海璀匯知識產權代理事務所(普通合伙) 31367
• 代理人: 王文穎

本發明涉及一種基于UNITY引擎的移動機器人仿真系統，其特征在于，由數學建模工具和場景建模工具完成系統搭建，包括仿真環境及智能控制算法。本發明的另一個技術方案是提供了一種基于UNITY引擎的移動機器人仿真方法。本發明提供關于移動機器人仿真測試的方法與系統，一方面可以大大節約現場測試的人力時間成本，另一方面也為智能算法的測試規范或測試標準提供一種思路。本發明可實現移動機器人的動力學仿真、傳感器仿真以及場景仿真，實現移動機器人智能算法測試、傳感器功能測試等，在節約人力成本的情況下，快速定制測試系統，完成測試任務。

技術領域

本發明屬于移動機器人仿真技術領域，并涉及移動機器人運動控制算法領域，具體涉及一種移動機器人仿真系統及方法。

背景技術

移動機器人被賦予的功能越來越廣泛，并且在功能和技術上有了極大的飛躍，可以完成很多復雜的任務。工業生產、家庭生活、社區、醫院等場景中也越來越多地用到移動機器人來完成任務。那么，如何讓機器人通過自研究、自學習、模仿和復制來擁有智能行為，就成為研究院、學界、企業等領域的一大難題。

目前，神經網絡、遺傳算法、蟻群算法等智能算法被認為可以像人一樣完成很多復雜的任務，但是，完成的程度如何、質量如何、以及效率如何都值得進一步探索。

發明內容

本發明目的是：實現對機器人的仿真控制及測試，以方便對智能算法進行評價。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于UNITY引擎的移動機器人仿真系統，其特征在于，由數學建模工具和場景建模工具完成系統搭建，包括仿真環境及智能控制算法，其中：

仿真環境包括使用場景建模工具完成的傳感器仿真、移動機器人本體仿真、移動機器人動力學仿真、移動機器人控制仿真以及環境建模，場景環境建模為傳感器仿真、移動機器人本體仿真、移動機器人動力學仿真和移動機器人控制仿真提供虛擬場景和環境基礎；

智能控制算法為使用數學建模工具實現的移動機器人避障、尋路以及路徑規劃的智能控制算法；

傳感器仿真、移動機器人本體仿真、移動機器人動力學仿真以及環境建模運行于客戶端，移動機器人控制仿真及智能控制算法運行于服務器端；

客戶端與服務器端之間通過以太網傳輸數據并實時保持通訊，通過以太網把仿真環境中由傳感器仿真采集的傳感器數據發送給智能控制算法，由智能控制算法經過計算后，把產生的控制指令集發送給仿真環境，由移動機器人動力學仿真及移動機器人控制移動機器人本體仿真在仿真環境中的運動，運動過程中，由傳感器仿真采集傳感器數據反饋給智能控制算法。

優選地，所述數學建模工具采用MATLAB；所述場景建模工具采用Unity。

優選地，可定制化用于傳輸數據的傳輸數據協議，以實現所述移動機器人仿真系統的復用性和通用性。

本發明的另一個技術方案是提供了一種基于UNITY引擎的移動機器人仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在服務器端和客戶端之間建立通訊通道，服務器端保持接收狀態，等待客戶端的驗證數據；

步驟二：服務器端接收到服務器端發送的驗證數據后，驗證該驗證數據是否正確，若不正確，則斷開與服務器端的連接，若正確，則服務器端向客戶端反饋通過驗證的驗證消息后進入步驟三，并且進入步驟三的同時，客戶端驗證該驗證消息是否正確，若不正確，則斷開與服務器端的連接，若正確，則與服務器端繼續保持連接狀態，同時客戶端向服務器端發送初始化消息，進入步驟四；

步驟三：服務器端初始化驗證程序后進入步驟四；

步驟四：服務器端通過驗證程序驗證接收到的初始化消息，若初始化消息通過審核，則服務器端向客戶端發送初始化消息驗證通過消息，若未通過審核，則返回步驟三；