[發(fā)明專利]一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011376837.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112527020B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范衠;馬培立;王詔君;石澤;蔡堉偉;李曉明;林培涵;李文姬
• 申請（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G05D1/02;G06N3/006
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 劉俊文

1.一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述方法包括：

初始化環(huán)境地圖中的信息素和機(jī)器人位置，所述環(huán)境地圖為執(zhí)行環(huán)境的占據(jù)柵格地圖；

機(jī)器人對執(zhí)行環(huán)境進(jìn)行探測，以更新環(huán)境地圖中的信息素，并根據(jù)更新后的信息素和反蟻群算法確定運(yùn)動路徑；所述信息素包括障礙信息素和跟隨信息素；

當(dāng)機(jī)器人探測到目標(biāo)或跟隨信息素時(shí)，通過檢測信息素濃度的變化來計(jì)算該目標(biāo)在過去一段時(shí)間內(nèi)的位移變化，并基于跟蹤算法自適應(yīng)調(diào)整該機(jī)器人的運(yùn)動速度和方向，以保持對目標(biāo)的跟蹤；

當(dāng)群體機(jī)器人的數(shù)量達(dá)到設(shè)定數(shù)量后，通過信息素濃度生成特征點(diǎn)，將所述特征點(diǎn)作為輸入，通過基于信息素輸入的插值隱函數(shù)得到群體聚合形態(tài)，根據(jù)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型的下層模型控制群體機(jī)器人到達(dá)生成的群體聚合形態(tài)上，以對至少一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行圍捕。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)包括內(nèi)點(diǎn)、邊界點(diǎn)和外點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述機(jī)器人對執(zhí)行環(huán)境進(jìn)行探測，以更新環(huán)境地圖中的信息素，包括：

機(jī)器人使用其攜帶的單點(diǎn)激光雷達(dá)傳感器和攝像頭對周圍環(huán)境進(jìn)行探測，當(dāng)機(jī)器人探測到障礙物時(shí)，在所述障礙物所處的網(wǎng)格釋放障礙信息素；當(dāng)機(jī)器人探測到目標(biāo)時(shí)，在所述目標(biāo)所處的網(wǎng)格釋放跟隨信息素。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述根據(jù)更新后的信息素和反蟻群算法確定運(yùn)動路徑，包括：

機(jī)器人在執(zhí)行環(huán)境中移動時(shí)讀取環(huán)境地圖中的信息素濃度，根據(jù)所述信息素濃度確定的轉(zhuǎn)移概率選擇轉(zhuǎn)移的網(wǎng)格。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移概率的計(jì)算公式為：

其中，i為機(jī)器人的編號，j為第i個(gè)機(jī)器人的轉(zhuǎn)移概率，q為隨機(jī)數(shù)，q₀為預(yù)先設(shè)置的閾值，q和q₀的取值范圍均為[0，1]，τ₀表示最大信息素濃度，s為第i個(gè)機(jī)器人當(dāng)前所處的網(wǎng)格，allowed_k代表第i個(gè)機(jī)器人當(dāng)前允許轉(zhuǎn)移的網(wǎng)格的集合，α為跟隨信息素的權(quán)重，β為障礙信息素的權(quán)重，τ(i，s)表示網(wǎng)格s上的信息素濃度，τ(i，μ)代表網(wǎng)格μ上的信息素濃度，η(i，s)表示第i個(gè)機(jī)器人當(dāng)前選擇轉(zhuǎn)移的網(wǎng)格為網(wǎng)格s，η(i，μ)表示第i個(gè)機(jī)器人當(dāng)前選擇轉(zhuǎn)移的網(wǎng)格為網(wǎng)格μ。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法，其特征在于，所述基于跟蹤算法自適應(yīng)調(diào)整該機(jī)器人的運(yùn)動速度和方向，從而保持對目標(biāo)的跟蹤，包括：

若目標(biāo)靜止，則該機(jī)器人圍繞該目標(biāo)做圓周運(yùn)動。

7.一種基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

至少一個(gè)處理器；

至少一個(gè)存儲器，用于存儲至少一個(gè)程序；

當(dāng)所述至少一個(gè)程序被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述至少一個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于群體機(jī)器人的目標(biāo)圍捕控制方法。