[发明专利]一种基于自组织映射的机器人群体协同主动感知方法

摘要

本发明公开了一种基于自组织映射的多机器人协同主动感知方法。包括机器人群体按照推算的航迹并通过多旅行商问题模型进行首轮探测，分别形成一个闭环路径；选择到目标观测点的旅行预算时间与实际消耗时间比值最小的机器人作为获胜机器人，通过自组织映射网络算法对获胜机器人的路径点进行迭代计算，得到包含有目标观测点的闭环路径，获胜机器人按照该闭环路径利用深度相机和激光雷达进行当前目标点探测；遍历所有目标点，探测结束。本发明把信息量较大的场景中机器人群体协同感知问题转化为多目标路径规划的多旅行商数学模型，极大地简化了问题的复杂度；采用自组织映射神经网络算法进行机器人路径点的迭代处理，运算复杂度低。

主权项

1.一种基于自组织映射的机器人群体协同主动感知方法，所述机器人群体内各机器人的配置均相同，各机器人上分别搭载有激光雷达与深度相机，其特征在于，所述机器人群体协同主动感知方法包括以下步骤：(1)参数设置，包括机器人群体的旅行预算时间阈值，自组织映射网络的迭代次数；根据待感知区域设置机器人群体的多个目标点；(2)建立各机器人的运动学模型并利用该运动学模型进行相应机器人航迹上的所有路径点推算，各机器人的所有路径点构成相应机器人的路径点序列；(3)在待感知环境中，为每个机器人随机选择一个初始位置，各机器人按照步骤(2)推算的航迹进行首轮探测，探测过程中通过多旅行商问题模型对各机器人的航迹进行修正，形成探测时间最短的航迹并得到对应的路径点序列，经过首轮探测后机器人回到各自的初始位置，分别形成一个闭环路径；在首轮探测过程中，将深度相机收集的图像数据较为丰富的位置作为各机器人的观测点序列，各观测点序列由多个观测点构成，一个目标点对应一个观测点序列，机器人通过各观测点采集相应目标点的特征信息；(4)对机器人群体，首轮探测后通过深度相机与激光雷达随机确认一个未被感知的目标点作为当前目标点，机器人各自从与当前目标点对应的观测点序列中任意选择一个观测点作为目标观测点，选择到所述目标观测点的旅行预算时间与实际消耗时间比值最小的机器人作为获胜机器人；通过自组织映射网络算法，选择该获胜机器人所在的路径点序列中与所述目标观测点欧氏距离最短的路径点作为获胜路径点，通过自组织映射网络算法的迭代计算，获胜路径点向目标观测点不断靠近，同时保持各路径点之间的拓扑结构不变，直至获胜路径点与目标观测点之间的距离达到设定阈值或者旅行预算时间耗尽，迭代结束，得到包含有目标观测点的闭环路径，获胜机器人按照该闭环路径利用深度相机和激光雷达进行当前目标点探测；(5)不断重复步骤(4)，遍历所有目标点，探测结束。