一种多模块机器人的同步控制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种多模块机器人的同步控制方法、系统、设备及介质，涉及多模块机器人技术领域。同步控制系统包括：总控单元、通信单元、监控单元、时钟单元、定位单元、规划单元和用户界面。总控单元用于同步并发送指令，构建环境地图，通信单元用于网络连接，监控单元用于将自检结果发送给总控单元，时钟单元用于将时钟信息发送给总控单元，定位单元用于获得定位信息，规划单元用于使用规划方法规划多模块机器人各模块的动作路径，用户界面用于显示定位，运行状态及环境地图。本发明专利技术的技术方案实现对机器人各模块的精准定位和路径规划，从而在执行任务时能够更加智能地选择路径和避开障碍物，提高了任务执行的准确性和安全性。提高了任务执行的准确性和安全性。提高了任务执行的准确性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种多模块机器人的同步控制方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于多模块机器人
，具体涉及一种多模块机器人的同步控制方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]在现代工业和服务领域，多模块机器人系统的应用日益广泛，它们可以在生产线上协同操作、在危险环境中执行任务、在医疗领域提供辅助等。
[0003]然而，多模块机器人的协同控制面临着一些挑战，包括时钟同步、定位精度、任务协同等问题。
[0004]现有技术CN108942931B中，提供了一种多机器人实时同步运动的方法，对每台机器人进行DID大小编排，实时指定其中一DID值的机器人为主参考对象，并广播同步动作的数据信息，其他机器人以指定的机器人为主参考对象，实时获取该指定的机器人的动作数据信息，进行同步动作，如果有机器人动作与指定的机器人的动作不一致，则自动执行协调方法，如果当期指定的机器人出现故障，则自动退出DID值，重新选定其中的另外一DID值的机器人为主参考对象后，循环执行上述步骤。然而，如果有机器人动作与指定机器人的动作不一致，会自动执行协调方法，重新获取指定机器人的动作数据信息并重新进行同步动作。然而，协调方法的细节并未明确说明，可能导致不同机器人之间的动作协调处理不够精确，影响整体的同步性能，可能影响方法在复杂环境下的稳定性、实时性和准确性。
[0005]综合考虑到现有技术中仍存在的一些问题，如：1、时钟同步问题，多模块机器人系统中，不同模块的时钟可能存在微小的差异，这可能导致模块之间的指令执行不同步，影响整体性能。解决时钟同步问题是实现多模块机器人协同控制的关键；2、定位精度问题，模块机器人系统需要准确的定位信息，以便确定各模块的位置关系和运动状态，在复杂的环境中，传感器误差、环境变化等因素可能导致定位精度下降；3、网络通信问题，模块机器人需要通过无线通信来实现协同控制，稳定的通信网络对于指令传递、信息交换以及状态更新至关重要；4、环境感知和路径规划问题，各种任务中，机器人需要感知周围环境并规划适当的路径以完成任务，环境中的障碍物、未知区域等都可能影响路径规划的效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，用于解决现有技术中涉及网络通信、时钟同步、定位方式、环境感知和路径规划的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种多模块机器人同步控制系统，该同步控制系统包括：总控单元、通信单元、监控单元、时钟单元、定位单元、规划单元和用户界面；
[0009]总控单元，用于接收时钟信息，同步并发送指令，根据定位信息及环境信息，构建环境地图；
[0010]通信单元，用于各模块、各单元之间的网络连接；
[0011]监控单元，用于接收多模块机器人各模块的自检信息，并将自检结果发送给总控单元；
[0012]时钟单元，用于获取网络服务器时钟信息，接收硬件时钟信息，并将时钟信息发送给总控单元；
[0013]定位单元，用于获得各模块的定位信息；
[0014]规划单元，用于接收总控单元构建的地图信息及定位信息，使用规划方法规划多模块机器人各模块的动作路径；
[0015]用户界面，用于显示多模块机器人各模块的定位，运行状态及环境地图。
[0016]本专利技术还提供了一种多模块机器人的同步控制方法，包括如下步骤：
[0017]S1：总控单元开机，多模块机器人各模块进行自检，获取无线通信协议，获取硬件时钟信息；
[0018]S2：通信单元建立多模块机器人各模块、各单元之间的网络连接；
[0019]S3：监控单元接收来自多模块机器人各模块的自检信息，将自检结果发送给总控单元；
[0020]S4：时钟单元接收来自多模块机器人各模块的硬件时钟信息，并接收网络时间服务器的时钟信息，将各模块硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息发送给总控单元；
[0021]S5：总控单元接收各模块的硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息，通过指令同步方法，调节对不同时钟信息下的机器人各模块的指令下发时间，以便同步下达指令，机器人各模块同步开始任务，这是实现多模块机器人同步控制系统的重要步骤；
[0022]S6：定位单元通过室内定位方法确定多模块机器人各模块的定位信息，各模块将定位信息发送给总控单元，总控单元向多模块机器人各模块发送指令，使用激光传感器扫描各模块周围环境信息，各模块将环境信息发送给监控单元；
[0023]S7：监控单元将多模块机器人各模块的周围环境信息发送给总控单元，总控单元通过地图构建方法，得到多模块机器人周围的环境地图；
[0024]S8：总控单元将环境地图及多模块机器人各模块的定位信息发送给规划单元，规划单元通过规划方法，进行路径规划，得到规划信息，将规划信息发送给总控单元；
[0025]S9：总控单元将各模块的规划信息通过指令同步方法发送到多模块机器人的各模块，各模块开始根据规划信息进行动作。定位单元实时将各模块的定位信息反馈给总控单元。
[0026]优选地，指令同步方法的步骤包括：
[0027]S5.1：总控单元接收来自各模块的硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息；
[0028]S5.2：对于每个模块，计算其硬件时钟与网络时间服务器时钟之间的时间差，表示为Δt。例如，对于模块A，其中，为模块A的硬件时钟，T
it
为网络时间服务器时钟；
[0029]S5.3：计算所有模块的时间差的平均值，即Δt
avg
＝(Δt
A
+Δt
B
+...+Δt
N
)/N，其中，Δt
avg
为时间差的平均值，N表示模块的数量；
[0030]S5.4：对于每个模块，计算指令下发时间T
DT
＝T
now
+Δt
avg
，这确保了所有模块收到的指令下发时间都在一个近似的时间窗口内，实现了同步。其中，T
DT
为指令下发时间，T
now
为
当前时间。
[0031]优选地，室内定位方法的步骤包括：
[0032]设其中一个模块为待定位模块，其坐标为(x，y)，周围的模块坐标为(x
i
，y
i
)，其中i＝1，2，3；
[0033]之后，进行距离估计，记录接收模块的接收激光功率，两者之间存在差值，在激光的传播中，可认为差值即是传播损耗，选用激光损耗模型如下：
[0034][0035]其中，d为接收模块与发送模块之间的距离，d0表示参照距离，选择其为1m，P
d
为接收模块得到的激光功率，P
d0
为参考距离处的激光功率，ε
σ
为高斯白噪声，其均值为零，n为传输长度与损耗的比例因子，通常值在2～5之间，若以求得激光发送模块与激光接收模块间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模块机器人的同步控制系统，其特征在于，包括：总控单元、通信单元、监控单元、时钟单元、定位单元、规划单元和用户界面；总控单元，用于接收时钟信息，同步并发送指令，根据定位信息及环境信息，构建环境地图；通信单元，用于各模块、各单元之间的网络连接；监控单元，用于接收多模块机器人各模块的自检信息，并将自检结果发送给总控单元；时钟单元，用于获取网络服务器时钟信息，接收硬件时钟信息，并将时钟信息发送给总控单元；定位单元，用于获得各模块的定位信息；规划单元，用于接收总控单元构建的地图信息及定位信息，使用规划方法规划多模块机器人各模块的动作路径；用户界面，用于显示多模块机器人各模块的定位，运行状态及环境地图。2.一种多模块机器人的同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：总控单元开机，多模块机器人各模块进行自检，获取无线通信协议，获取硬件时钟信息；S2：通信单元建立多模块机器人各模块、各单元之间的网络连接；S3：监控单元接收来自多模块机器人各模块的自检信息，将自检结果发送给总控单元；S4：时钟单元接收来自多模块机器人各模块的硬件时钟信息，并接收网络时间服务器的时钟信息，将各模块硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息发送给总控单元；S5：总控单元接收各模块的硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息，通过指令同步方法，调节对不同时钟信息下的机器人各模块的指令下发时间，以便同步下达指令，机器人各模块同步开始任务；S6：定位单元通过室内定位方法确定多模块机器人各模块的定位信息，各模块将定位信息发送给总控单元，总控单元向多模块机器人各模块发送指令，使用激光传感器扫描各模块周围环境信息，各模块将环境信息发送给监控单元；S7：监控单元将多模块机器人各模块的周围环境信息发送给总控单元，总控单元通过地图构建方法，得到多模块机器人周围的环境地图；S8：总控单元将环境地图及多模块机器人各模块的定位信息发送给规划单元，规划单元通过规划方法，进行路径规划，得到规划信息，将规划信息发送给总控单元；S9：总控单元将各模块的规划信息通过指令同步方法发送到多模块机器人的各模块，各模块开始根据规划信息进行动作；定位单元实时将各模块的定位信息反馈给总控单元。3.根据权利要求2所述的一种多模块机器人的同步控制方法，其特征在于，步骤S5指令同步方法的步骤包括：S5.1:总控单元接收来自各模块的硬件时钟信息和网络时间服务器的时钟信息；S5.2：对于每个模块，计算其硬件时钟与网络时间服务器时钟之间的时间差，表示为Δt；对于模块A，其中，为模块A的硬件时钟，T
it
为网络时间服务器时钟；S5.3：计算所有模块的时间差的平均值，即Δt
avg
＝(Δt
A
+Δt
B
+
…
+Δt
N
)/N，其中，Δ
t
avg
为时间差的平均值，N表示模块的数量；S5.4：对于每个模块，计算指令下发时间T
DT
＝T
now
+Δt
avg
，这确保了所有模块收到的指令下发时间都在一个近似的时间窗口内，实现了同步；其中，T
DT
为指令下发时间，T
now
为当前时间。4.根据权利要求2所述的一种多模块机器人的同步控制方法，其特征在于，步骤S6室内定位方法的步骤包括：其中一个模块为待定位模块，其坐标为(x,y)，周围的模块坐标为(x
i
,y
i
)，其中i＝1,2,3；之后，进行距离估计，记录接收模块的接收激光功率，两者之间存在差值，在激光的传播中，可认为差值即是传播损耗，选用激光损耗模型如下：其中，d为接收模块与发送模块之间的距离，d0表示参照距离，选择其为1m，P<...

【专利技术属性】
技术研发人员：费旭锋，黄国柒，
申请(专利权)人：上海鲸鱼机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：