【技术实现步骤摘要】
一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台、方法及应用
[0001]本专利技术属于集群智能
,具体涉及一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台、方法及应用。
技术介绍
[0002]智能移动机器人,是具有环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,是目前科学技术发展最活跃的领域之一,在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用。
[0003]对于复杂应用场景,多机器人协作逐渐取代单机器人,成为提高任务执行效率的有效途径。传统的中心控制方式是根据系统状态对所有机器人行为进行统一规划,一定程度上解决了多机器人协同问题。但当系统规模较大时,中心控制方法面临诸多挑战,如容错能力不足,少数个体故障可能导致系统功能失效,计算开销急剧增大,难以及时响应突发因素。因此,复杂场景下,多机器人协作必须以集群自组织运动控制算法为基础。
[0004]集群控制算法从设计到应用的流程是:1.集群控制算法设计
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>2.计算机仿真验证(matlab、python、webots、gazebo)
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>3.机器人实物验证
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>4.真实应用场合。集群控制算法是控制多个个体完成某种任务或直接利用自组织运动涌现出的某种性质;在计算机仿真环节和机器人实物验证环节时,个体数量越多(一般为几十个到几百个),算法的验证效果越好,越有说服力。应用于机器人实物验证环节的实验平台必 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台,其特征在于:包括漂浮式壳体、感知决策模块、驱动执行模块和电源模块;所述漂浮式壳体用于搭载其他模块并对漂浮式全向机动平台提供浮力;所述感知决策模块将获取的环境信息和自身位置、姿态信息结合集群自组织运动控制算法得到运动控制指令,并将运动控制指令发送至驱动执行模块;所述驱动执行模块将接收到的运动控制指令结合内置的推力分配方法输出不同PWM波至驱动执行部件,实现漂浮式全向机动平台在水面的全方向运动;所述电源模块用于漂浮式全向机动平台的供电控制。2.根据权利要求1所述一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台,其特征在于:所述漂浮式壳体包括装载壳体和顶盖,所述装载壳体为上端开口的回转体空腔结构,所述顶盖密封安装于其开口端,构成一体式密封结构。3.根据权利要求1所述一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台,其特征在于:所述感知决策模块包括360
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角度可控舵机、摄像头模块固定支架、摄像头模块和感知决策电路板;所述摄像头模块通过摄像头模块固定支架安装于360
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角度可控舵机上,与感知决策电路板连接,用于感知环境信息并将环境信息传输至感知决策电路板,环境信息包括水面障碍、其他个体空间分布;所述360
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角度可控舵机安装于顶盖外端面,能够控制摄像头模块在0
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360度范围内的旋转,并通过自身携带的电位器检测当前角度;所述感知决策电路板通过吊舱支架安装于漂浮式壳体内,包括第一微型中央处理器、位置感知模块、姿态感知模块、通信组网模块、通用串行接口;所述位置感知模块、姿态感知模块、通信组网模块、通用串行接口分别与第一微型中央处理器连接;所述第一微型中央处理器用于采集和处理位置感知模块、姿态感知模块、摄像头模块的数据,并结合搭载的集群自组织运动控制算法下发运动控制指令至驱动执行模块。4.根据权利要求3所述一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台,其特征在于:所述位置感知模块集成了射频芯片、基带芯片和核心CPU,用于获取漂浮式全向机动平台自身所在经纬度的信息;所述姿态感知模块用于获取漂浮式全向机动平台的偏航角、俯仰角、横滚角以及全向机动平台相对于正北的偏向角;所述通信组网模块采用半双工通信模式,用于漂浮式机动平台与其他个体通信自组网、向控制漂浮式全向机动平台的上位机回传状态信息、接收上位机的控制指令;所述通用串行接口用于与其他元件的连接及信息传输。5.根据权利要求3所述一种面向水面集群的漂浮式全向机动平台,其特征在于:所述驱动执行模块包括驱动执行电路板和螺旋桨推进器;三个所述螺旋桨推进器沿周向均布于漂浮式壳体的外周,其轴向高度与漂浮式全向机动平台的重心持平;所述驱动执行电路板通过沿周向设置的多个固定铜柱安装于感知决策电路板下方、并位于漂浮式壳体内,包括第二微型中央处理器和通用串行接口,所述第二微型中央处理器与三个所述螺旋桨推进器、360
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角度可控舵...
【专利技术属性】
技术研发人员:彭星光,张朝,周永建,宋保维,潘光,李乐,张福斌,高剑,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:
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