[发明专利]一种群体机器人运动规划控制方法及系统

权利要求书

1.一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，该方法将路径规划和避障处理过程放在云服务器上进行处理，针对群体机器人的多种运动场景选择相应的路径规划算法，采用云平台控制模块直接与目标机器人进行通信，控制目标机器人按照规划的路径向目标点运动。

2.根据权利要求1所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述运动场景包括布朗运动场景、队列决策场景、自动充电场景以及人机交互场景。

3.根据权利要求2所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述布朗运动场景的控制过程为：

群体机器人从睡眠状态中启动，初始状态为一群机器人聚集在一个固定位置；所述云平台控制模块确定每个机器人的运动优先顺序，为每个机器人规划路径，并将运动指令发送给机器人本体；所述机器人本体通过运动指令解析，驱动机器人进行运动；在运动过程中，机器人时刻判断运动过程中是否碰到障碍物，如果碰到障碍物，云平台控制模块将为其重新规划路径避开障碍物；

当所述群体机器人没有接收到控制指令时，将采用避障与随机运动算法进行运动控制。

4.权利要求3所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述避障与随机运动算法包括简单直线运动、障碍物检测和障碍躲避操作，具体为：

所述机器人本体遇到障碍物之前进行简单直线运动，当障碍物检测中判断下一个周期将会遇到障碍物时，进行障碍躲避操作，从障碍物弹开然后继续直线运动，直至遇见下一障碍物；

所述障碍物检测操作为：定义群体机器人的运动范围为一个二维平面，建立坐标系将所有障碍物数学抽象化，并将所有障碍物的非规则界面离散化为一系列线段集合，从而将机器人本体与障碍的碰撞条件简化为不等式判断。

5.权利要求4所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述障碍物包括固定场地障碍和其他机器人本体障碍，相应的障碍躲避操作为：

固定场地障碍，进行伪弹性碰撞动作，即机器人本体垂直于入射平面方向速度分量反向，平行速度分量不变；

其它机器人本体障碍，依据机器人本体的运动优先级进行处理。

6.根据权利要求2所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述队列决策场景的控制过程为：

当机器人接收到设定的外界信号后，将信号传递至云平台控制模块；所述云平台控制模块在后台执行队列决策算法，给每只机器人计算最优路径，并将运动指令发送至机器人，驱动机器人排列成预设的形状。

7.根据权利要求6所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述队列决策算法的控制目标为根据给定队列，分配目标点，以最短的时间实现队列，并使路径距离尽可能短，该算法具体包括以下步骤：

步骤S1、获取障碍物信息、队列信息以及目标机器人实时坐标，进行初始化；

步骤S2、规划避障路径，由起点开始，选取节点避开障碍物，直到目标点；基于获取的路径节点集合以及对应路径长度，按权重分配目标点，各个机器人得到对应的目标点坐标以及对应的路径；

其中，所述权重为基于路径长度的一阶权重，表现为机器人的第一近邻目标点；若相同，则考虑二阶权重，以此类推。

8.根据权利要求2所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述自动充电场景的控制过程为：

当机器人本体的电量低于预设电量值，云平台控制模块检测到该情况时，发送充电指令给机器人，在后台给其规划路径，并给其较高的运动优先级，保证其能够顺利地回到充电桩进行充电。

9.根据权利要求2所述的一种群体机器人运动规划控制方法，其特征在于，所述人机交互场景的控制过程为：

当人进入场馆内，云平台控制模块获取目标人物在场馆中的位置，并指派人附近的一个或多个机器人与人进行交互。

10.一种基于权利要求1所述的群体机器人运动规划控制方法的系统，其特征在于，该系统包括群体机器人、用于进行路径规划和避障处理的云服务器模块以及用于实现云服务器与目标机器人间直接通信的云平台控制模块。