[发明专利]基于领航者切换的多机器人编队续航方法

说明书

本公开提供了一种基于领航者切换的多机器人编队续航方法，包括：多个机器人形成编队与地面基站建立通信；判断当前编队的领航者机器人的电量是否满足所要完成领航者切换任务的最低电量要求，如果不满足则结束编队任务，如果满足则继续执行；每个机器人基于当前的电量根据性能函数实时更新电量信息并传送至领航者机器人；领航者机器人选择性能函数中的最优信息，判断性能函数是否满足阈值条件，不满足阈值条件返回循环，满足阈值条件则选择提供最优信息的跟随者机器人作为待替换的领航者机器人；最后进行领航者机器人的替换。本公开充分利用编队中所有机器人的续航能力，提高了编队整体的续航时间。

技术领域

本公开涉及机器人编队续航领域，尤其涉及一种基于领航者切换的多机器人编队续航方法。

背景技术

现代社会仍有许多极限或危险环境不适宜人类活动，如台风地震过后的搜救，军事上的排雷及侦查等。在这些场合，如果能利用单个或多个机器人去代替人来完成任务，不仅能减少人员伤亡，也能有效提高效率。

多机器人的编队控制是多个移动机器人在到达目的过程中，能够收敛于某种期望的队形，保持相对位置同时适应周围环境的约束。近年来，随着越来越多研究的深入，许多编队控制算法被提出并应用到编队控制中，最典型的就是领航者-跟随者方法。领航者-跟随者方法的基本思想是在多个机器人系统中选择一个机器人作为领航者，其他机器人作为跟随者，其控制过程使跟随者以预期队形跟随领航者运动。

这种方法可以实现分布式编队控制，但同时也带来了一些新的问题，比如续航问题。领航者在运动过程中，对传感器的使用次数以及通信频率都比普通跟随者高，因此更容易出现续航问题，如何提高多机器人编队的续航问题也是当前的研究热点之一。现有的编队方法大多考虑达到一致性或提高系统的稳定性，电量管理调度问题较少涉及。在考虑领航者切换的问题时，也较少考虑到避免碰撞的情况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于领航者切换的多机器人编队续航方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于领航者切换的多机器人编队续航方法，包括：

步骤A：多个机器人形成编队并与地面基站建立通信，所述编队中包括一个领航者机器人和多个跟随者机器人；

步骤B：判断当前编队的领航者机器人的电量是否满足所要完成领航者切换任务的最低电量要求，如果不满足则结束编队任务，如果满足则继续执行；

步骤C：每个机器人基于当前的电量根据性能函数实时更新电量信息；

步骤D：每个跟随机器人将更新的性能函数传送至领航者机器人；

步骤E：领航者机器人自获得跟随者机器人传送的性能函数中选择最优信息，判断提供最优信息的跟随者机器人的性能函数是否满足阈值条件，不满足阈值条件返回步骤B，满足阈值条件则选择提供最优信息的跟随者机器人作为待替换的领航者机器人；

步骤F：进行领航者机器人的替换。

在本公开的一些实施例中，步骤A中形成编队的多个机器人，领航者机器人作为根节点，跟随者机器人依次作为领航者机器人的子节点，作为子节点的跟随者机器人同时还作为其相邻子节点的父节点；通信在相邻节点间进行。

在本公开的一些实施例中，所述步骤A中还包括：在编队移动过程中，每个机器人通过定位系统获取自己的位置信息，并通过通信获取相邻机器人的信息；进行一致性计算保证编队稳定，所述一致性计算如下：

r_i＝(x_i，y_i，θ_i)