CN110502016A - 一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法 - Google Patents

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柏林
李振
刘彪
宿凯
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0291—Fleet control

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Abstract

本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法，包括步骤：Step1:确定队形，即确定各个机器人的相对位置关系；选择队形的中心为笛卡尔坐标系的原点，记录机器人在该坐标下的坐标；Step2:生成虚拟领航者，以step1中队形的中心为虚拟领航者的位置；step3；队形运动，向虚拟领航者发送运动控制指令。本方案根据队形生成虚拟领航者，并根据机器人运动模型更新虚拟领航者的位姿状态，保证了领航者不会受外界干扰，从而提升多机器人巡逻***的稳定性；将队形看作刚体并实时更新保证了机器人队形运动的一致性。

Description

一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法
技术领域
本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法。
背景技术
多机器人编队是典型的多机器人***协作课题，要求从***的角度探讨机器人群体的合作行为、信息交互及进化机制等。随着多机器人学的发展，目前多机器人编队控制已成为一个广受关注的问题。
现有技术中常见的有跟随领航者法：即选定其中一个机器人作为领航者，其它机器人通过跟踪领航者的状态来控制自身运动来使整个***实现特定任务现有技术的缺点：跟随领航者法实现简单，然而一旦领航者出现问题，则整个多机器人***瘫痪，***稳定性差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法，包括步骤：
Step1:确定队形，获取各个机器人的位置关系；并以队形的中心为坐标原点；
Step2:生成虚拟领航者，以step1中队形的中心为虚拟领航者的位置，记为R0；
step3；队形运动，向虚拟领航者发送运动控制指令。
进一步地，所述step3进一步包括：向虚拟领航者发送运动控制指令，控制量为ut，并根据运动模型更新虚拟领航者位姿状态xt，运动模型如下：
xt＝f(ut,xt-1)
式中，xt＝[x,y,θ]T，下标t为时刻，T表示转置，(x,y)为虚拟领航者世界坐标，θ为虚拟领航者朝向角。
进一步地，其他机器人基于跟踪虚拟领航者的位姿，来确定自己的目标位姿。
进一步地，所述其他机器人基于跟踪虚拟领航者的位姿，来确定自己的目标坐标具体包括：机器人Ri的目标位姿为[x+△xi,y+△yi,θ]T，
其中，i＝1,2,...,n，n为机器人总数，(△xi,△yi)为机器人Ri相对于队形中心的坐标，T表示转置。
进一步地，所述step3进一步包括：控制机器人在指定的时间内运动到目标位姿。
一种计算机程序，其包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法。
还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法的步骤。
还涉及一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：
1)根据队形生成虚拟领航者，并根据机器人运动模型更新虚拟领航者的位姿状态，保证了领航者不会受外界干扰，从而提升多机器人巡逻***的稳定性；
2)将队形看作刚体并实时更新保证了机器人队形运动的一致性。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明的多机器人队形图；
图2为本发明的队列巡逻流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种为多机器人在队列巡逻过程中如何保持队形一致性的方案：每个机器人有唯一身份编号。
Step1:确定队形
即确定各个机器人的相对位置关系。选择队形的中心为笛卡尔坐标系的原点，记录机器人在该坐标下的坐标，R1(△x1,△y1),R2(△x2,△y2)…Rn(△xn,△yn)。式中Ri表示的为编号为i的机器人，i＝1,2,...,n，(△xi,△yi)为机器人Ri相对于队形中心的坐标，n为机器人总数；多机器人队形如图1所示。
Step2:生成虚拟领航者
以step1中队形的中心为虚拟领航者的位置，记为R0。
step3；队形运动
向虚拟领航者发送运动控制指令，控制量为ut，并根据运动模型更新虚拟领航者位姿状态xt，运动模型如下：
xt＝f(ut,xt-1)
这里xt＝[x,y,θ]T，(x,y)为虚拟领航者世界坐标，θ为虚拟领航者朝向角。
其他机器人则跟踪虚拟领航者的位姿，来确定自己的目标坐标，以机器人R1为例，将队形看作一个刚体，则机器人R1的目标位姿为[x+△x1,y+△y1,θ]T。然后基于机器人当前位姿和目标位姿根据运动模型反解出所需运动控制量，从而控制机器人在指定的时间内运动到目标位姿，如此多机器队列巡逻就能稳定的保证队形的一致性了；队列巡逻流程图如图2所示。
本发明还提供了一种计算机程序，其包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现保持多机器人队列巡逻一致性的方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，同样属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种保持多机器人队列巡逻一致性的方法，其特征在于，包括步骤：
Step1:确定队形，获取各个机器人的位置关系；并以队形的中心为坐标原点；
Step2:生成虚拟领航者，以step1中队形的中心为虚拟领航者的位置，记为R0；
step3；队形运动，向虚拟领航者发送运动控制指令。
2.根据权利要求1所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法，其特征在于，所述step3进一步包括：向虚拟领航者发送运动控制指令，控制量为ut，并根据运动模型更新虚拟领航者位姿状态xt，运动模型如下：
xt＝f(ut,xt-1)
式中，xt＝[x,y,θ]T，下标t为时刻，T表示转置，(x,y)为虚拟领航者世界坐标，θ为虚拟领航者朝向角。
3.根据权利要求2所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法，其特征在于，其他机器人基于跟踪虚拟领航者的位姿，来确定自己的目标位姿。
4.根据权利要求3所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法，其特征在于，所述其他机器人基于跟踪虚拟领航者的位姿，来确定自己的目标坐标具体包括：机器人Ri的目标位姿为[x+△xi,y+△yi,θ]T，
其中，i＝1,2,...,n，n为机器人总数，(△xi,△yi)为机器人Ri相对于队形中心的坐标，T表示转置。
5.根据权利要求1所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法，其特征在于，所述step3进一步包括：控制机器人在指定的时间内运动到目标位姿。
6.一种计算机程序，其特征在于，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现权利要求1-5任一所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法的步骤。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5任一所述的保持多机器人队列巡逻一致性的方法的步骤。
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