一种多机器人自主探索方法及系统
摘要文本
本发明公开了一种多机器人自主探索方法及系统，系统包括单个机器人平台，每个平台具有差速轮式的机器人底盘、16线的3D机械式激光雷达、工控机、路由器；每台工控机有两个网口，激光雷达与路由器分别通过对应的网口与工控机进行数据传输，二者设置在不同网段；机器人底盘通过CAN总线与工控机连接进行数据传输。选用多个可进行Mesh组网的路由器，设定主路由器，其他路由器作为子路由加入到主路由的局域网中。本发明涉及一种基于图的多机器人自主探索算法，通过为每个小车构建局部均匀无向图与全局随机无向图来高效的覆盖环境，最终实现多机器人系统协同探索未知空间，可以实现较为快速准确的探索，且各机器人探索轨迹比较平滑。
申请人信息
- 申请人:中国矿业大学
- 申请人地址:221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
- 发明人: 中国矿业大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种多机器人自主探索方法及系统 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311129203.6 |
| 申请日 | 2023/9/1 |
| 公告号 | CN117387616A |
| 公开日 | 2024/1/12 |
| IPC主分类号 | G01C21/20 |
| 权利人 | 中国矿业大学 |
| 发明人 | 周林娜; 吴体昊; 杨春雨; 毕胜本; 韩可; 马磊; 王国庆; 刘晓敏 |
| 地址 | 江苏省徐州市中国矿业大学文昌校区西19号楼2单元301室 |
专利主权项内容
1.一种多机器人自主探索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，已知各机器人的初始位置，对各机器人进行初始化；对于每个机器人，向前方行进六米，对机器人初始位置周围环境进行初步构建；步骤2，判断当前迭代次数是否达到最大迭代次数或是否接收到停止指令，若达到最大迭代次数或接收到停止指令，则迭代结束；否则继续探索过程；步骤3，利用多机SLAM算法获得各机器人激光点云信息与定位信息，并进行TSDF地图构建，用于局部探索和全局探索；步骤4，对于每个机器人，根据机器人轨迹进行全局图的扩展，在机器人周围随机采样全局图节点并进行筛选扩展；步骤5，对机器人周围进行局部图节点均匀采样以构建局部图并进行障碍物的筛选，输出局部图及其状态；步骤6，判断步骤5输出的局部图状态是否成功，若是则对局部图所有的叶子节点计算体素增益，将体素增益大于第一预设阈值的叶子节点记为局部图边界节点，输出局部图及其状态；否则转入步骤9，进行全局探索；步骤7，判断步骤6输出的局部图状态是否成功，若是则对局部图边界节点进行旅行商问题求解得到局部图边界节点的最短访问顺序，并输出局部图状态；否则转入步骤9，进行全局探索；步骤8，判断步骤7输出的局部图状态是否成功，若是则根据所述最短访问顺序拼接路径并进行路径优化，将路径中的局部图边界节点作为全局图的节点，将路径中相邻两个局部图边界节点连成的路径作为全局图的边，输出局部探索的最终路径；否则转入步骤9，进行全局探索；步骤9，计算全局图中的所有节点的探索增益以及体素增益，从而得到全局图边界节点，同时获取其它机器人的全局图进行融合；步骤10，对于每个机器人，利用AStar算法计算机器人到达与其最近的全局图边界节点的最短路径；步骤11，迭代次数加一，对各机器人局部探索得到的最终路径或全局探索得到的最短路径进行优化，得到跟踪路径，将跟踪路径返回给各机器人进行跟踪，返回步骤2。