[发明专利]基于多智能体理论的搜救机器人系统运动控制方法

摘要

本发明公开了基于多智能体理论的搜救机器人系统运动控制方法。运用于大规模、高效率机器人群的搜救技术不全面，特别是搜救机器人群的群体行为控制比较匮乏。本发明的具体步骤如下：一个领导者机器人和多个跟随者机器人组成队形进入区域A；具体搜索过程先由领导者机器人探索区域A的部分区域，如果没有被搜索过，留下一个跟随者机器人G1探索区域A，领导者机器人带领剩余跟随者机器人继续探索下一区域，直达探索完整个目标区域；跟随者机器人G1搜索完成区域A后找到领导者机器人，并跟随它。本发明为大规模搜救提供了可能；工作人员只需要通过终端控制领导者机器人，简化了控制方式，机器人之间高度自动化工作方式加强了控制效果。

主权项

基于多智能体理论的搜救机器人系统运动控制方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一、把搜救机器人群带到待搜索区域外，启动每个搜救机器人的直流电源，准备进入待搜索区域进行搜救；步骤二、启动手持设备，领导者机器人与手持设备之间通过Zigbee模块建立通信，同时搜救机器人群的无线网络自动建立，搜救机器人群之间的信息交流通过给定的多智能体输出协议进行；所述的手持设备是领导者机器人的控制界面；所述的多智能体输出协议是：$\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{u}}_i\left(t\right)={\mathrm{Pu}}_i\left(t\right)-\mathrm{Q\Σ}{a}_{\mathrm{ij}}\{(\frac{1}{\mathrm{\θ}}{\∫}_{-\mathrm{\θ}}{x}_i\left(t\right)\mathrm{dt}-\frac{1}{\mathrm{\θ}}{\∫}_{-\mathrm{\θ}}{x}_j\left(t\right)\mathrm{dt})+\\ \mathrm{\Σ}{a}_{\mathrm{jk}}(\frac{1}{\mathrm{\θ}}{\∫}_{-\mathrm{\θ}}{x}_i\left(t\right)\mathrm{dt}-\frac{1}{\mathrm{\θ}}{\∫}_{-\mathrm{\θ}}{x}_j\left(t\right)\mathrm{dt})\},\end{array}$t≥0；i,j＝1,2,...N其中，P和Q是权值，取值范围为0～1；a_ij为拉普拉斯矩阵中对应的值；x_i(t)为第i个智能体在t时刻测得的状态量；θ是积分时间；u_i(t)表示不加积分的控制输出：u_i(t)＝‑Σa_ij{(x_i(t)‑x_j(t))+Σa_jk(x_i(t)‑x_k(t))},t≥0；i,j＝1,2,...N通过多智能体输出协议，搜救机器人群将保持预定队形，然后通过手持设备控制领导者机器人进入搜索区域，跟随者机器人根据多智能体输出协议自动按队形进入搜索区域；跟随者机器人通过RSSI定位和电子罗盘定位获得附近机器人的位置；步骤三、领导者机器人通过GPS获得自己的位置，判断该位置所属区域是否有搜索过，如果搜索过，直接带领跟随者机器人离开，如果还没搜索过，把最后一个跟随者机器人在多智能体输出协议中挂起，该跟随者机器人将搜索该位置所属区域；领导者机器人之后判断有跟随者机器人将脱离Zigbee无线网络时，留下一个跟随者机器人作为路由，接下来继续探索下一块区域；步骤四、挂起的跟随者机器人用红外生命探测模块进行探测，并搜索领导者机器人给定的区域，如果找到被困人员，立刻通过Zigbee无线网络将GPS信号发给手持设备；挂起的跟随者机器人完成搜索后驶向领导者机器人，继续加入多智能体输出协议并继续跟随；步骤五、手持设备接收跟随者机器人发送的GPS信号，根据GPS信号救援被困人员。