[发明专利]基于时间代价的机器人覆盖控制方法、控制系统及控制器

权利要求书

1.一种基于时间代价的机器人覆盖控制方法，其特征在于，包括：

随着每个机器人i的位置变化，按照时间最短原则对任务区域Q进行划分，更新每个机器人i对应的子区域V_i；

计算每个子区域V_i的风险质心C_Vi；

为每个机器人i设计对应的滑模面；

控制每个机器人i先到达对应的滑模面后再跟踪上对应子区域的风险质心C_Vi；当子区域发生事故时，控制位于事故子区域的机器人从风险质心以最大速度驶向事故点。

2.如权利要求1所述的基于时间代价的机器人覆盖控制方法，其特征在于，每个子区域满足

其中，q为对应子区域内任一位置点，是机器人i从当前位置p_i移动到子区域中的位置点q所用的最小时间，是任一机器人j从当前位置p_j移动到子区域中的位置点q所用的最小时间，N为机器人的数量。

3.如权利要求1所述的基于时间代价的机器人覆盖控制方法，其特征在于，每个子区域V_i的风险质心其中，q为子区域内任一位置点，ψ(q,t)为t时刻在位置点q处的风险密度函数，计算公式为：

其中，φ(q)表示子区域内不存在重要物体时该区域内的常数风险密度，M为子区域内重要物体的个数，φ_j(q,t)表示第j个物体对子区域中的风险密度ψ(q,t)的贡献，其中，φ_j(q,t)对风险密度的贡献呈高斯分布。

4.如权利要求3所述的基于时间代价的机器人覆盖控制方法，其特征在于，φ_j(q,t)的计算公式为：

其中，β为常值系数，s_j(t)∈R²是物体j在子区域中的位置，σ为高斯函数的宽度。

5.如权利要求1所述的基于时间代价的机器人覆盖控制方法，其特征在于，滑模面s的计算公式为：

其中，(s_xi,s_yi)为机器人i对应的滑模面的位置坐标，(x_i,y_i)为机器人i的位置坐标，(g_xi,g_yi)为机器人i当前位置距滑模面坐标的x轴距离分量和y轴距离分量，且，

其中，(C_xi,C_yi)为风险质心的位置坐标，(e_xi,e_yi)为机器人i当前位置p_i距质心位置C_Vi的x轴距离分量和y轴距离分量，k₁,k₂,k₃,k₄,α₁,α₂,α₃,α₄为设计的常系数，k₁,k₂,k₃,k₄＞0，0＜α₁＜1,α₂＞1，0＜α₃＜1,α₄＞1。