[发明专利]群体机器人的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及控制系统，特别涉及群体机器人的控制系统。

背景技术

现有的群体机器人的控制系统如图1所示，在该框架中，一般是把任务 调度和任务分配模块在服务器上实现，在机器人本身的计算机上实现路径规 划、运动控制、障碍物避让等功能。比如，通过机器人本身的传感器探测地 图的变化、障碍物的存在及运动，并使用机器人自身的计算机计算行进的路 线。机器人之间通过无线网络互相通信，根据需要分享相互之间的位置、速 度、姿态、及探测到的障碍物信息等。

然而，在上述方案中，对于环境的探测，障碍物的变化，以及环境中的 其他动态实体的检测，高度依赖于机器人自身携带的传感器。这会导致几个 问题：首先，对机器人携带的传感器种类、精度、可靠性的要求提高了，导 致机器人的制造成本上升。其次，现有技术框架对环境可以给予机器人的信 息支持利用的不充分，而极大的依赖于自身传感器及机器人群体之间的实时 通信来获取信息。而对于结构化特点明显，操作流程标准、规范的工作空间， 环境的变化，障碍物的运动，其他动态实体的变化，大部分可以预知和记录， 那么许多事项实际上并不需要机器人去实时检测，而只需要在变化发生的时 候，由管理信息系统以某种广播的方式“告知”正在工作的机器人。第三， 由于机器人自身需要执行频繁的环境检测、路径计算、运动控制、及通信等 任务，为满足控制的实时性，对机器人的嵌入式计算能力的要求也会提高。 第四，机器人数量增加意味着通信的节点数增加，通信通道会以指数规模增 加，通信的质量和可靠性会降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种群体机器人的控制系统，使得机器人的制造 成本可以大大降低，同时避免了机器人之间的频繁通信，保证了机器人工作 环境内的通信质量和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种群体机器人的控制 系统，包含：群体机器人管理服务器和N个机器人，所述N为自然数；

所述群体机器人管理服务器包含：任务调度单元、路径保留单元和路径 规划单元；其中，所述任务调度单元用于为各所述机器人分配任务，并将分 配的任务发送给所述路径规划单元；所述路径保留单元用于标记禁止机器人 行走的地理位置；所述路径规划单元用于根据分配给机器人的任务，结合所 述路径保留单元标记的禁止行走的地理位置，为该机器人规划路径，制定该 机器人到达目的地的行进路线；

所述机器人包含：导航单元与运动控制单元；其中，所述导航单元用于 根据来自所述群体机器人管理服务器的任务指令，制定导航指令，所述任务 指令包含所述行进路线；所述运动控制单元用于根据所述导航指令控制所述 机器人的行走。

本发明实施方式相对于现有技术而言，系统架构通过服务器端对工作空 间的完备管理、对分配的任务进行深度预处理、及引入动态路径管理机制， 使得原本需要机器人自身传感器得到的信息可以通过服务器获得，并且机器 人可以通过服务器获得路径信息以及知道如何避开障碍物。这一新架构简化 了机器人端的软硬件模块，对服务器的信息支持利用更充分，同时降低了对 机器人嵌入式计算能力的要求。具体地说，由群体机器人管理服务器为各机 器人制定行进路线，无需机器人通过自身携带的传感器对环境、障碍物的探 测以及机器人群体之间的实时通信来制定行进路线，使得在室内空间进行大 群机器人的协同控制在工程实践上更为简便、易行、可靠。而且，由于减少 了机器人对自身携带的传感器种类、精度、可靠性的要求，以及对机器人的 嵌入式计算能力的要求，因此大大降低了机器人的制造成本，同时，由于机 器人无需通过群体之间的实时通信来获取用于制定路线的信息，因此避免了 机器人之间的频繁通信，保证了机器人工作环境内的通信质量和可靠性。而 且，由路径保留单元标记禁止机器人行走的地理位置(如货架所占用的位置)， 路径规划单元根据分配给机器人的任务，结合路径保留单元标记的禁止行走 的地理位置，为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线， 也保证了本发明的实施方式的可行性。