[發明專利]多機器人系統有毒氣體泄露源頭搜尋方法

有效

• 申請號: 202110354139.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113084807B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 秦家虎;付維明;馬麒超
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供了一種多機器人系統有毒氣體泄漏源頭搜尋方法，包括：操作S1：設置N個機器人之間的通信關系；操作S2：獲取每個機器人的位置信息和修正位置信息；操作S3：獲取鄰居位置信息；操作S4：根據受欺騙攻擊狀態對鄰居位置信息進行篩選，確定鄰居位置信息集合；操作S5：根據修正位置信息和鄰居位置信息集合，控制機器人移動；重復操作S2至操作S5，直至每個機器人移動至同一位置。上述方法具有更高效、更靈活、可擴展性和自組織性等優勢，有著更低的計算復雜度，且該多機器人系統具有較強的魯棒性，可確保多機器人系統在欺騙攻擊存在的情況下準確的搜尋到有毒氣體泄漏源頭的位置。

技術領域

本公開涉及機器人及其控制領域，尤其涉及一種多機器人系統有毒氣體泄漏源頭搜尋方法。

背景技術

多機器人系統通過多機器人的協作可以完成單個機器人難以完成的復雜任務或者更好的完成單個機器人可以完成的任務，被廣泛用于解決監控、搜索、定位等問題。機器人有毒氣體泄漏源頭搜尋是機器人系統的一個典型應用，其目的是驅動裝載有毒氣體濃度檢測傳感器的機器人移動到有毒氣體濃度最大的地方，從而可以定位有毒氣體泄漏的源頭。

利用多機器人系統完成有毒氣體泄漏源頭搜尋任務相較于單機器人具有更高效、更靈活、更好的魯棒性等優勢。傳統的多機器人系統有毒氣體泄漏源頭搜尋方法利用形成編隊的機器人根據自身以及鄰居機器人傳感器的測量值對有毒氣體濃度場的梯度進行估計，并結合梯度上升法驅動多機器人向有毒氣體泄漏源頭移動，這種方法由于需要估計梯度信息，會帶來很大的計算復雜度。

多機器人系統中機器人間的通信通常需要采用無線通信的方式，由于無線網絡具有開放性，機器人發送的數據可能會遭受欺騙攻擊，從而被修改成任意值，導致已有的多機器人系統有毒氣體泄漏源頭搜尋方法失效的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提出了一種多機器人系統有毒氣體泄露源頭搜尋方法，以至少解決上述現有技術中存在的問題。

(二)技術方案

為達到上述目的，本公開提供了一種多機器人系統有毒氣體泄漏源頭搜尋方法，其中，包括以下步驟：

操作S1：設置多機器人系統中N個機器人之間的通信關系，其中，機器人上設有有毒氣體濃度檢測傳感器，N為大于等于1的整數；

操作S2：獲取每個機器人的位置信息和修正位置信息；

操作S3：每個機器人分別獲取鄰居位置信息，鄰居位置信息表征為每個機器人在多機器人系統中具有通信關系的機器人的位置信息；

操作S4：根據多機器人系統受欺騙攻擊狀態對每個機器人獲取的鄰居位置信息進行篩選，確定每個機器人的鄰居位置信息集合；

操作S5：根據每個機器人的修正位置信息和鄰居位置信息集合，控制每個機器人移動；

操作S6：重復操作S2至操作S5，多機器人系統中每個機器人移動至同一位置，同一位置為有毒氣體泄漏源頭位置，停止操作。

可選地，操作S1包括：

操作S11：在多機器人系統中選取4F+1個第一機器人，設置4F+1個第一機器人之間的相互通信關系，構成第一通信拓撲；其中，F為每個機器人的最大受欺騙攻擊通信關系的個數，4F+1≤N，F為大于等于0的整數；

操作S12：在第一通信拓撲上添加第二機器人；設置第一通信拓撲中至少有2F+1個第一機器人能夠與第二機器人通信；

操作S13：重復操作S12，直至第二機器人的個數與第一機器人的個數之和為N。

可選地，操作S2包括：