[发明专利]室外多机器人协同作业系统及其方法

说明书

本发明公开了一种室外多机器人协同作业系统及其方法，包括总控制后台和移动机器人群，总控制后台包括通信模块、显示装置以及服务器，移动机器人群基于主从结构，由一个主机器人和若干个从机器人组成，每个机器人均配备导航定位、运动控制、传感器、通信及主控模块本发明不仅能够保证大移动机器人群具备高可靠性和鲁棒性，同时兼顾移动机器人群造价成本，而且能够高效快速地完成室外环境下作业任务。

技术领域

本发明属于智能机器人领域，具体涉及一种室外多机器人协同作业系统。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，机器人领域有着向集群化、协同作业方向发展的趋势。随着作业任务的日益复杂化，单个机器人往往在信息获取、实时处理以及作业范围等方面能力极为有限，在某些场合下难以达到作业要求；另外，相比智能化程度较高、较昂贵的单个机器人，利用多个廉价机器人可能更容易也更经济地完成作业任务。由于多机器人协同完成任务的优势，人们对它越来越重视，它在各个领域的应用也越来越广泛，比如灾后搜救、自动化生产线、海洋和太空探索、军事等。

多机器人协同作业系统涉及多机器人路径规划技术、多机器人通信技术、多机器人协同控制技术等多项关键技术，目前多机器人协同作业系统研究难点主要集中在路径规划和任务分配方面。现有多机器人协同路径规划方法主要有：人工势场法、分布式控制法、粒子群算法、协同进化基因算法法等。人工势场法实时控制优秀，但是势场函数构建复杂，求解需要用有限差分法求解偏微分方程的极值问题，计算量大求解复杂，而且容易陷入局部极小(Tian-tian ZHAO.Path Planning ofMobile Robot Based on BacterialForaging Algorithm and Artificial Potential Field Method[C].Science andEngineering Research Center.Proceedings of20172nd International Conference onTest,Measurement and Computational Method(TMCM 2017).Science and EngineeringResearch Center:Science and Engineering Research Center,2017:165-170.)；分布式控制法对机器人个体的要求较高，虽然具有优秀的灵活性和鲁棒性，但是移动机器人群制造成本较高(武锁平.基于分布式视觉的移动机器人全局导航技术研究[D].河北工业大学,2007.)；粒子群算法计算多约束的组合路径规划问题速度快，但是也容易陷入局部最优(LiDi.Robot Path Planning Based on an Improved Multi-Objective PSO Method[C].Wuhan Zhicheng Times Cultural Development Co..Proceedings of the2016International Conference on Computer Engineering,Information Scienceamp；Application Technology(ICCIA 2016).Wuhan Zhicheng Times Cultural DevelopmentCo,2016:508-513.)；基于协同进化的基因算法求解多机器人协同路径规划问题，随着约束条件的增多，计算时间大幅增加，求解速度慢，实时性差(Gan Xusheng.Robot PathPlanning Based on Genetic and Chaotic Optimization Algorithm[C].ResearchInstitute of Management Science and Industrial Engineering.Proceedings of20175th International Conference on Computer,Automation and Power Electronics(CAPE 2017).Research Institute of Management Science and IndustrialEngineering:计算机科学与电子技术国际学会(Computer Science and ElectronicTechnology International Society),2017:120-125.)。