[发明专利]一种污染源定位移动机器人及污染源定位方法

摘要

本发明提供一种污染源定位移动机器人及污染源定位方法，用于解决现有技术中污染源定位主动性差、算法收敛慢的问题。所述污染源定位方法基于所述污染源定位移动机器人，通过搭载污染物传感器阵列的污染源定位移动机器人，对污染源进行定位。本发明通过具有瞬时浓度差的梯度传感器阵列与移动机器人的结合，采用Z字形搜索算法和进化浓度梯度搜索算法相结合的污染源定位策略，主动发现烟羽，提高污染源搜索效率，并通过烟羽再发现过程提高污染源定位成功率，有效避免机器人陷入局部最优的问题；所采用的收敛算法使污染源定位提高了搜索的准确度和精度。同时，基于梯度传感器阵列的移动机器人，从结构和制备上更容易实现，降低了机器人成本。

主权项

1.一种污染源定位移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括：单个机器人和污染物传感器；其中，所述污染物传感器为六个，搭载于所述单个机器人上，由等角度呈圆周分布的感应元件组成，用于检测污染物浓度，并将所感应到的数据发送给单个机器人；所述感应元件具有瞬时浓度差；所述单个机器人用于在搜索空间内带动所搭载的传感器移动，并对所述传感器发送的数据进行处理；并进一步用于完成以下步骤：步骤S21，对污染源定位移动机器人的位置、迭代次数、阈值进行初始化；步骤S22，污染源定位移动机器人对搜索区域分区，而后以Z字形前进，发现烟羽；步骤S23，预设时间间隔，判断是否检测到烟羽；若检测到烟羽，则进入步骤S24；若未检测到烟羽，则转入步骤S22；步骤S24，比较六个传感器位置当前的浓度信息，确定移动机器人下一步的移动方向和移动距离，具体为：机器人携带的六个传感器测得六个点的污染物浓度，比较六个浓度值的大小，浓度值较大的那个点所在的方向就是移动机器人下一步要移动的方向；移动机器人每一次移动的距离根据测得的浓度值自适应调整，根据公式R＝A·α确定污染源定位移动机器人下一步移动的距离R；其中，R为移动机器人下一步移动的距离；A是比例因子，为由定位空间尺寸决定的常数；α是浓度相对变化率；所述浓度相对变化率为：其中，λ_i是当前传感器测得的最大浓度值，λ是预设阈值；步骤S25，污染源定位移动机器人按步骤S24所确定的方向和距离，移动到目标位置，并更新位置信息；步骤S26，污染源定位移动机器人移动到新的位置后，再次判断是否检测到烟羽；是，则进入步骤S27；否，则转入步骤S22；步骤S27，判断是否定位到污染源；如果是，则输出当前移动机器人的位置；如果否，则进入步骤S28；步骤S28，判断是否满足终止条件；如果是，则强制退出搜索过程，终止定位；如果否，则转入步骤S24。