[发明专利]一种机器人队形成形的目标点分配方法

说明书

本发明公开了一种机器人队形成形的目标点分配方法，步骤1)根据每个机器人和目标点的位置坐标，计算每个机器人到所有目标点的路径长度集合；步骤2)根据排列组合随机抽取方法在机器人的路径长度集合中选取元素组成多个队形矩阵；步骤3)计算每个队形矩阵的范数并排序，最小的范数对应的队形矩阵为队形成形最短路径的矩阵；步骤4)判断队形成形最短路径的矩阵是否为最终目标点分配矩阵，选出最终目标点分配矩阵，机器人队形成形的目标点分配完成。本发明在有障碍物的环境中，能够实现在避障的同时实现时间和路径消耗最少的高效率队形形成即队形初始化，以达到最优的路径规划。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人队形成形的目标点分配方法。

背景技术

目前，典型的机器人队形的目标点分配方法避障效果差，且队形形成效率低。中国专利《三维空间内多机器人编队的路径规划算法》(申请日：2016.11.23；申请号：20161104678.3；公开日：2017.03.15；专利号：CN106502250A)公开了基于拍卖机制的选择目标点法，该方法没有考虑障碍物环境下的目标点选择。中国专利《一种移动多目标群智感知任务分配方法》(申请日：2018-01-30；申请号：CN201810089310.3；公开日：2018-07-20；专利号：CN108304266A)公开了通过综合考虑自动感知任务和基于位置的查询任务两个目标来设计算法,从而使得工作者在任务中同时发挥主动感知能力和被动感知能力来实现目标点分配。该方法依赖于传感器，对传感器要求精度高，一般实验不能满足。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人队形成形的目标点分配方法，在有障碍物的环境中，提高了机器人队形成形的目标点分配效率。

本发明所采用的技术方案是，一种机器人队形成形的目标点分配方法，具体包括以下步骤：

步骤1)建立平面坐标系，根据每个机器人和目标点的位置坐标，计算每个机器人的路径长度集合，每个机器人的路径长度集合由每个机器人到所有目标点的路径长度组成；

步骤2)根据排列组合随机抽取方法在机器人的路径长度集合中选取元素组成多个队形矩阵，每个队形矩阵由各机器人的路径集合中随机选取一个元素组成，且随机抽取的元素对应位置不重合；

步骤3)计算每个队形矩阵的范数，将所有队形矩阵的范数按照由小到大的顺序依次排列，最小的范数对应的队形矩阵为队形成形最短路径的矩阵；

步骤4)根据队形成形最短路径的矩阵列出各机器人队形成形过程中实时坐标的方程组，将所有实时坐标的方程组按照排列组合顺序抽取2个实时坐标的方程组组成新方程组，并通过求解实时时刻判断新方程组对应的两个机器人是否会发生碰撞，若所有新方程组均不存在实时时刻使新方程组成立，则所有机器人之间不会发生碰撞，队形成形最短路径的矩阵为最终目标点分配矩阵，机器人队形成形的目标点分配完成；若存在实时时刻使方程组成立，则该新方程组有解，舍去该队形成形最短路径的矩阵，按照范数的排列顺序选取下一范数对应的队形矩阵作为新的队形成形最短路径的矩阵，并列出相应方程组判断该队形成形最短路径的矩阵是否为最终目标点分配矩阵，按照此方式类推，直到选出最终目标点分配矩阵，机器人队形成形的目标点分配完成。

本发明的特点还在于，

步骤1)具体按照以下步骤实施：

步骤1.1)对机器人和目标点进行编号，机器人的编号i＝1,2,3,……,N,目标点的编号n＝1,2,3,……,N，N是不为0的自然数，建立平面直角坐标系，设机器人的坐标为(x_i，y_i)，目标点的坐标为(x_n，y_n)；

步骤1.2)计算各机器人到达每个目标点的路径长度l_in，若机器人到达目标点不经过障碍物，则若机器人到达目标点经过障碍物，机器人绕过障碍物的路径为半圆弧，该半圆弧半径为r，则