[发明专利]一种基于多传感器的多移动机器人调度系统设计方法

说明书

本发明属于计算机视觉技术及机器人控制技术领域，一种基于多传感器的多移动机器人调度系统设计方法，包括以下步骤：(1)搭建多个移动机器人平台，(2)构建二维实验场景地图及实现多移动机器人无线通讯，(3)全局路径规划的设计，(4)设计任务的分配，(5)多移动机器人预防碰撞策略的设计，(6)开发多移动机器人调度平台软件。本发明具有以下优点：一、采用无轨自主导航的方式，扩大了机器人可自由移动范围。二、对多机器人采用分布式控制，提高了整个调度系统的动态协调性和稳定性。三、利用激光雷达及深度实感相机传感器同时对机器人周围环境进行识别检测，提高了机器人在整个任务执行过程中的安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于多传感器的多移动机器人调度系统设计方法，属于计算机视觉技术及机器人控制技术领域。

背景技术

近年来，随着无线网络、计算机视觉、自主导航、SLAM等技术的快速发展，以及CPU和传感器等硬件性能的提高，机器人领域有了更广阔的发展前景。与以前相比，现在的机器人对周围环境的识别精度越来越高，处理各类数据的能力也越来越强，正在不断地朝着更智能化的方向发展，并已经开始应用于各种领域。从服务行业的服务机器人到物流行业的自主分拣搬运机器人，智能机器人的身影无处不在。然而，随着现代各行各业产业结构的快速升级，工作任务量也在不断地上涨，生产环境的日渐复杂，不仅对机器人个体的智能化提出新需求，同时也对多机器人控制提出了新挑战。多机器人调度系统是多机器人控制的研究方向之一，其中基于移动机器人的多机器人调度系统，研究内容包含多机器人路径规划、自主导航、任务分配、预防碰撞等。

目前，在许多多移动机器人调度系统中仍使用着传统的磁轨、二维码等有轨导航方式。这种导航方式存在诸多缺点，首先，将机器人限制在固定轨道上运行，极大程度地限制了机器人的移动范围；其次，工作场景空间固定，如果要改变工作场景或者增加额外的运输点，则必须重新部署局部轨道甚至全局轨道；最后，导轨长期使用还可能出现磨损状况，会需要增加额外维修成本。此外，现在的多移动机器人调度系统多采用集中式的控制方式，虽然这种方式协调性好，任务分配时容易获取最优解，但当控制中心出现问题时，整个系统容易出现运行故障。同时，对于机器人个体来说，在现在许多复杂的动态环境下，仅仅依靠单个传感器采集的环境信息，可能难以保证移动机器人在整个运输过程中的安全性。基于以上三个方面考虑，有必要对现阶段的多移动机器人调度系统设计提出更新的策略，使移动机器人在实际调度过程中拥有更自由的移动空间，能够更安全、更流畅地执行工作任务，同时使调度系统能长时间保持在更稳定的运行状态，确保任务准确无误完成。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种基于多传感器的多移动机器人调度系统设计方法。该方法旨在对多移动机器人采用分布式控制的方式，使多机器人能以自主协商的方式进行任务分配。同时，对机器人采用激光导航的方式，引入一种在多机器人环境下的全局路径规划方法以及预防碰撞策略，使多机器人能够达到安全稳定地完成运送任务的目的。

为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种基于多传感器的多移动机器人调度系统设计方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建多个移动机器人平台，以TurtleBot2移动机器人作为移动底盘，在移动底盘周围外侧设置有红位姿识别标靶，红位姿识别标靶前侧即机器人前侧设置有两道红色条纹，红位姿识别标靶后侧设置有单道红色条纹，红位姿识别标靶前、后侧连接处留出长度为1.5-1.6cm的空白区；在移动底盘上设置有两层亚克力板并与移动底盘形成三层空间，将NVIDIA Jeston TX2开发板作为上位机，安装在第二层中间位置，同时将IntelRealsense ZR300深度实感相机安装第二层前侧正中间；在第三层搭载RPLIDAR-A3激光雷达；

步骤2、构建二维实验场景地图及实现多移动机器人无线通讯，包括以下子步骤：

(a)控制移动机器人在实验场景范围内移动，利用RPLIDAR-A3激光雷达扫描环境信息，通过cartographer建图算法构建二维的实验场景地图；