[發明專利]一種領航者可變的多機器人編隊控制方法

在審

• 申請號: 202210798137.0
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115167423A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊清海;張雅淳;喬飛宇;武艷;沈中
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣東省中源正拓專利代理事務所(普通合伙) 44748
• 代理人: 王明亮

1.一種領航者可變的多機器人編隊控制方法，其特征在于，包括以下步驟:

步驟一：多機器人編隊服務器通過設置的目標點1保持編隊隊形行進，行進過程中，多機器人編隊服務器向領航者機器人發送行進指令，領航者機器人開啟導航避障，跟隨者機器人通過接收領航者機器人的運動控制指令保持行進；

步驟二：行進過程中，多機器人編隊服務器檢測到特殊緊急情況或收到必要命令，目標點由目標點1修改為目標點2，多機器人編隊服務器進入判斷階段，判斷是否需要切換領航者機器人；

若需要切換領航者機器人，則進入步驟三；

若繼續保持當前領航者機器人，則進入步驟四；

步驟三：多機器人編隊服務器指定新的領航者機器人，調整其余機器人為跟隨者機器人，形成一個新的領航跟隨關系，按照新的領航者編隊隊形向目標點行進；

步驟四：多機器人編隊服務器控制按照原有編隊隊形向目標點行進，當多機器人編隊服務器檢測到領航者機器人的位置信息已經到達目標點位置后，控制中心發布速度控制指令，將所有機器人速度設為0，至此編隊完成。

2.根據權利要求1所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，步驟二中，多機器人編隊服務器中對切換領航者機器人的判斷如下:

將領航者機器人朝著原目標的運動位置與新目標點的位置進行比較；

當朝著新目標點前進的領航者機器人需要改變的運動方向大于45°，則多機器人編隊服務器需要重新選定領航者機器人；

否則，則無需對領航者機器人進行調整。

3.根據權利要求1所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，步驟二中，多機器人編隊服務器中對切換領航者機器人的判斷如下:

多機器人編隊服務器計算編隊中所有機器人位置與新目標點位置的直線距離，當有一跟隨者機器人與新目標點間的距離小于領航者機器人與新目標點的距離，設定新目標點為S2，領航者機器人為R1，其中一個距離新目標點較近的跟隨者機器人為R2；

領航者機器人R1與新目標點的直線距離L1＝S2-R1；

跟隨者機器人R2與新目標點的直線距離L2＝S2-R2；

當L1與L2的差值超過15m，則多機器人編隊服務器判定需要重新選定領航者機器人；

否則，則無需對領航者機器人進行調整。

4.根據權利要求1所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，步驟三中，多機器人編隊服務器中對新的領航者機器人的確定方式為：

選取所有機器人中與新目標點之間的距離最近的機器人為領航者機器人。

5.根據權利要求1所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，步驟三中，多機器人編隊服務器中對新的領航者機器人的確定方式為：

當有多個機器人與新目標點之間的距離誤差在0-3m內，按照少改變原先隊形中的編隊跟隨關系，保持較為穩定的編隊狀態來指定新的領航者機器人。

6.根據權利要求1所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，步驟三中，切換領航者機器人采用一鍵切換的編隊控制方法，包括如下步驟：

W1：多機器人編隊服務器指定新的領航者機器人，即原其中一個跟隨者變新的領航者機器人；

W2：修改新領航者機器人的.bashrc文件，將其中的MASTER_URI更改為其自身本地的ip地址；

W3：將新領航者機器人的ip地址廣播至其余各個機器人；

W4：改原領航者機器人的.bashrc文件，將其中的MASTER_URI更改為新領航者機器人的ip地址；

W5：繼續運行多機器人編隊服務器的編隊控制程序。

7.根據權利要求6所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，一鍵切換的編隊控制方法是基于機器人操作系統ROS的分布式節點框架體系，利用ROS中的多機通信機制實現多機器人的通信。

8.根據權利要求7所述的一種領航者可變的多機器人編隊控制方法,其特征在于，一鍵切換的編隊控制方法在完成多機通信機制后，再對多機器人進行多機時間同步設置，使多機機器人達到時間同步。