用于算法验证的全向移动群体机器人平台制造技术

本发明专利技术涉及一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，包括多个个体机器人，机器人平台还包括多个设于地面上的可擦写射频标签，个体机器人上设有用于在射频标签中擦写数据，以及读取射频标签中的数据的射频读写模块；个体机器人将其需要发送给其他个体机器人的信息通过射频读写模块写入射频标签中，其他个体机器人通过射频读写模块从射频标签中读取该信息。与现有技术相比，本发明专利技术专门设计了射频通信模块以进行基于共识主动性机制的群智能算法的验证，机器人之间能够良好配合，通用性好，能极大促进群智能算法的研究，是研究群智能算法与群体机器人的一个极好的实验平台。

【技术实现步骤摘要】
用于算法验证的全向移动群体机器人平台
本专利技术涉及一种机器人平台，尤其是涉及一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台。
技术介绍
群体机器人是受到自然界中具有群体行为特征的生物，如蚂蚁、鸟类等的启发而展开研究的，能够在群智能算法的引导下从整体的层面上表现出某种行为特征，从而完成单体机器人难以或无法完成的复杂任务，所述的群智能算法包括粒子群算法(ParticleSwarmOptimization，PSO)以及基于共识主动性(stigmergy)机制的算法等。群体机器人由于其较好的灵活性、鲁棒性和可扩展性，在灾后搜索救援、回收泄露的化学物质等领域有着广阔的应用前景。国内外当前对群体机器人的研究大多还处于理论或实验阶段，尚鲜有实际应用的例子。研究可以主要分为两个方面，一方面是机器人硬件的开发，另外一方面是群智能算法的设计或改进。在硬件方面，目前已有的很多研究机构已经取得了较多的成果，如瑞士联合科技院专为教学研发的移动机器人e-puck，被很多研究机构用于进行多机器人实验，是一款商业化的产品，但价格较高。其他如德国的Jasmine机器人，欧盟的I-Swarm项目所开发的微型机器人，美国的Centibots机器人、Kilobot机器人各有特点，但是这些机器人被用于算法验证时，都是采用直接通信的方式，这种方式具有通信即时的优势，然而在大规模群体实验时，随着个体机器人的数量增加，这种直接通信的代价也是显著增加的，因此目前的用于算法验证的个体机器人数量被限制在一个不高的水平，也就影响到了算法验证的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，包括多个个体机器人，所述机器人平台还包括多个设于地面上的可擦写射频标签，所述个体机器人上设有用于在所述射频标签中擦写数据，以及读取所述射频标签中的数据的射频读写模块；个体机器人将其需要发送给其他个体机器人的信息通过射频读写模块写入所述射频标签中，其他个体机器人通过射频读写模块从所述射频标签中读取该信息。所述个体机器人包括电控系统和用于承载电控系统的机械部分，所述机械部分包括机器人底盘、电机和全向轮，所述电机设于机器人底盘上并与全向轮连接，所述电控系统包括主控电路板、红外线避障模块和电机驱动板，所述主控电路板、红外线避障模块和电机驱动板均设于机器人底盘上，所述电机驱动板与电机连接。所述红外线避障模块共设有多个，分布于个体机器人四周，所述红外线避障模块包括两组红外线避障传感器，每组红外线避障传感器由红外线接收器和红外线发射器组成。所述主控电路板包括中央控制器、光传感器和Wi-Fi通信模块，所述光传感器和Wi-Fi通信模块均与中央控制器连接。所述主控电路板还包括电源接口，所述电源接口连接电源并为主控电路板供电。所述主控电路板还包括电压转换模块、串口及程序下载接口和LED模块。所述电机为带编码器的直流减速电机。所述机械部分还包括电机固定架，所述电机固定架设于机器人底盘下方，用于固定电机.所述电源包括7.4V锂电池组和11.1V锂电池组。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)专门设计了射频通信模块以进行基于共识主动性机制的群智能算法的验证，机器人之间能够良好配合，通用性好，能极大促进群智能算法的研究，是研究群智能算法与群体机器人的一个极好的实验平台。2)个体机器人功能精简但能满足大多数算法的要求；全向移动的方式使得机器人活动非常灵活；体型小，方便在有限的空间内进行较大规模数量的群体机器人实验；成本低，性价比高；完全开源，利用C语言进行编程可以任意修改机器人的程序，使用方便；能够方便、高效地进行群体机器人实验。附图说明图1是本专利技术中个体机器人的总体结构图；图2A、图2B是本专利技术中个体机器人不同机械部分结构图；图3A、图3B是不同视角下本专利技术中个体机器人的电控系统结构图；图4是本专利技术中个体机器人的部分结构图；图5是本专利技术中个体机器人电控系统主要架构示意图；图6是本专利技术的总体系统架构图；图7是本专利技术以寻找光源为例进行算法验证时个体机器人的工作流程图；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，该群体机器人平台可以由任意数量的全向移动的个体机器人组成，能够依靠个体机器人自身具备的功能和相互之间的配合，在群智能算法的引导下产生一定的群体行为特征，从而对算法的各项性能进行验证。包括多个个体机器人，机器人平台还包括多个设于地面上的可擦写射频标签，个体机器人上设有用于在射频标签中擦写数据，以及读取射频标签中的数据的射频读写模块20304；个体机器人将其需要发送给其他个体机器人的信息通过射频读写模块20304写入射频标签中，其他个体机器人通过射频读写模块20304从射频标签中读取该信息。如图1所示，个体机器人包括电控系统2和用于承载电控系统2的机械部分1，机械部分1构成全向移动机器人的基本框架，电控系统2负责机器人行为的控制及实现大部分机器人功能的控制。机械部分1包括机器人底盘105、电机104和全向轮103，电机设于机器人底盘105上并与全向轮103连接，电控系统2包括主控电路板201、红外线避障模块202和电机驱动板203，主控电路板201、红外线避障模块202和电机驱动板203均设于机器人底盘105上，电机驱动板203与电机104连接。具体的，如图2A、图2B所示，个体机器人的机械部分1包括1个顶盖101，1个外壳102，4个全向轮103，4个带编码器的直流减速电机作为电机104，1个机器人底盘105，4根连接铜柱106，4个电机固定架107，1个7.4V锂电池组108，1个11.1V锂电池组109。其中机器人底盘105为机器人整个结构的载体，在车轮正上方的四角处均切除一长方形部分以避免底盘与车轮发生干涉，为全向轮103的转动留出空间，切除后的机器人底盘105仍然呈中心对称，各个角均为圆角；机器人底盘105四周靠近边缘处各有4个通孔，与电机固定架107上的4个通孔直径相同，4个电机固定架107通过螺钉、螺母固定连接于机器人底盘105下方呈中心对称的4处位置；4个直流减速电机104分别通过螺钉、螺母固定连接在4个电机固定架107上，4个直流减速电机104的输出轴再通过联轴铜柱分别与4个全向轮103固定连接；机器人底盘105上设有4根连接铜柱106，用于支撑电控系统2；1个7.4V锂电池组108和1个11.1V锂电池组109放置于机器人底盘105上中央附近；外壳102与顶盖101在地面上的投影均为中心对称的八边形，四条边较长，四条边较短，外壳102与机器人底盘105接触的一侧对应四条长边中央的四个位置分别有一个向内突出的法兰，上有通孔，与机器人底盘105对应位置的通孔直径相同，外壳102通过螺钉、螺母与机器人底盘105固定连接，外壳102与顶盖101接触的一侧对应两条相对的长边中央的两个位置分别有一个向外突出的法兰，上有通孔，与顶盖101对应位置的通孔直径相同，外壳102通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，包括多个个体机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括多个设于地面上的可擦写射频标签，所述个体机器人上设有用于在所述射频标签中擦写数据，以及读取所述射频标签中的数据的射频读写模块(20304)；个体机器人将其需要发送给其他个体机器人的信息通过射频读写模块(20304)写入所述射频标签中，其他个体机器人通过射频读写模块(20304)从所述射频标签中读取该信息。

【技术特征摘要】
1.一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，包括多个个体机器人，其特征在于，所述机器人平台还包括多个设于地面上的可擦写射频标签，所述个体机器人上设有用于在所述射频标签中擦写数据，以及读取所述射频标签中的数据的射频读写模块(20304)；个体机器人将其需要发送给其他个体机器人的信息通过射频读写模块(20304)写入所述射频标签中，其他个体机器人通过射频读写模块(20304)从所述射频标签中读取该信息。2.根据权利要求1所述的一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，其特征在于，所述个体机器人包括电控系统(2)和用于承载电控系统(2)的机械部分(1)，所述机械部分(1)包括机器人底盘(105)、电机(104)和全向轮(103)，所述电机设于机器人底盘(105)上并与全向轮(103)连接，所述电控系统(2)包括主控电路板(201)、红外线避障模块(202)和电机驱动板(203)，所述主控电路板(201)、红外线避障模块(202)和电机驱动板(203)均设于机器人底盘(105)上，所述电机驱动板(203)与电机(104)连接。3.根据权利要求2所述的一种用于算法验证的全向移动群体机器人平台，其特征在于，所述红外线避障模块(202)共设有多个，分布于个体机器人四周，所述红外线避障模块(202)包括两组红外线避障传感器，每组红外线避障传感器由红外线接收器(20202)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤奇荣，余方超，丁璐，张源，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31