群机器人控制器、群机器人控制方法及控制器终端技术

本发明专利技术公开一种群机器人控制方法，包括以下步骤：采集单体机器人终端信息；根据单体机器人终端信息，对单体机器人终端进行运动规划和导航；将运动规划和导航信息发送给单体机器人终端，控制单体机器人终端进行协作运动。本发明专利技术还公开了一种群机器人控制器及控制器终端，群机器人控制器包括协调层、管理层和执行层。本发明专利技术采用预测加权分层信息技术，通过无线通信模块进行Mesh组网，把群机器人的控制系统与机器人单体的特点有机结合并控制单体机器人终端进行协作的方法，实现了在无人干预情况下群机器人进行交互与协作的有益效果，提高了群机器人集体协作的工作效率和特殊环境下工作的准确性、稳定性，缩短了群机器人集体执行任务的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种群机器人控制器、群机器人控制方法及控制器终端。
技术介绍
群机器人是特殊的多机器人系统，由许多无差别的自治机器人组成，具有典型的分布式系统特征。群机器人主要研究能力有限的个体机器人通过交互、协调和控制体现群体智能以合作完成相对复杂的规定任务。对于同样的任务，若用一个结构复杂、价格昂贵的单体机器人执行，可能难以胜任或效率低下。群机器人研究的兴起源于生物学的启发，是通常意义上的多机器人系统被赋予群体智能属性后的新兴研究领域。群机器人与分布式自治机器人等术语并非仅是单元数量的标识，群体机器人相互协作的背后所隐藏的有限感知以及局部交互原则才是最基本的。与群机器人对应的控制结构的规模是可变的，从数个单元到成千上万甚至数百万个单元，这些单元建立在局部交互和自组织的基础之上。群机器人系统具有鲁棒性、柔性、系统规模的可伸缩性等特点。群机器人要实现群体之间的协调，就必须保证群体之间交流和协商的有效性，以及信息的有效共享。 随着传感器技术和移动机器人技术的不断发展，群机器人的控制技术也得到了进一步的提高。传统的群机器人控制器主要是针对多机器人的控制，如通过无线网卡作为通信的主要媒介来控制多机器人运动；但利用现有技术对多机器人的控制无法实现群机器人的集体协作、交互和路径规划等。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种群机器人控制器、群机器人控制方法及控制器终端，旨在控制群机器人进行集体协作和交互并进行路径规划，实现群机器人之间的的协作、 交互与通信、群优化以及机器人的个体定位和路径规划。本专利技术公开一种群机器人控制器，包括协调层，用于采集单体机器人终端信息；管理层，用于根据所述单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航；执行层，用于将所述运动规划和导航信息发送给所述单体机器人终端，控制所述单体机器人终端进行协作运动。优选地，所述管理层还用于根据单体机器人终端信息，通过无线通信模块调用数据库对所述单体机器人终端进行运动规划和导航。优选地，所述协调层与管理层通过通用串行总线USB接口进行连接，并通过所述无线通信模块分别与所述执行层进行通讯和数据交换。优选地，所述执行层通过运动控制模块、定位模块、传感器模块以及所述无线通信模块分别与单体机器人终端进行连接，并控制所述单体机器人终端进行运动和协作。本专利技术还公开一种控制器终端，包括上述任一项所述的群机器人控制器。本专利技术还公开一种群机器人控制方法，所述群机器人控制方法采用所述群机器人控制器进行控制，包括以下步骤协调层采集单体机器人终端信息；管理层根据所述单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航；执行层将所述运动规划和导航信息发送给所述单体机器人终端，控制所述单体机器人终端进行协作运动。优选地，所述管理层根据单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航是通过无线通信模块调用数据库实现的。优选地，所述无线通信模块调用数据库的步骤具体包括调用单体机器人终端数据库类的实例化对象，设置所述数据库进行Mesh网络组网的通讯速率；根据所述实例化对象，调用所述数据库对应的类方法；判断调用的所述数据库对应的类方法是否正确；若是，则调用所述类方法对应的解析数据包指令，并显示所述指令。优选地，所述执行层通过运动控制模块、定位模块、传感器模块以及无线通信模块分别与单体机器人终端进行连接，并控制所述单体机器人终端进行运动和协作。优选地，所述各单体机器人终端通过所述Mesh网络接收其他单体机器人终端和协调层发送的操作命令及协调信息，并结合自身当前状态与其他单体机器人终端进行协作。本专利技术采用群机器人的预测加权分层信息技术，通过无线通信模块进行Mesh组网，把群机器人的控制系统与机器人单体的特点有机结合在一起并控制各单体机器人终端进行协作运动的方法，实现了在无人类干预的情况下群机器人之间的协作、交互与通信、群优化以及机器人的个体定位和路径规划的有益效果，提高了群机器人集体协作的工作效率和在特殊环境下工作的准确性、稳定性，缩短了群机器人集体执行任务的时间。附图说明图I是本专利技术群机器人控制器一实施例结构示意图；图2是本专利技术群机器人控制器与单体机器人连接框架结构示意图；图3是本专利技术群机器人控制器终端一实施例结构示意图；图4是本专利技术群机器人控制方法一实施例流程示意图；图5是本专利技术群机器人控制方法中采用预测加权分层信息技术一实施例结构流程图；图6是本专利技术群机器人控制方法中无线通信模块调用数据库一实施例流程示意图。 本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施例方式以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1，图I是本专利技术群机器人控制器一实施例结构示意图。如图I所示，本专利技术群机器人控制器包括协调层01，用于采集单体机器人终端信息；管理层02，用于根据所述单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航；执行层03，用于将所述运动规划和导航信息发送给所述单体机器人终端，控制所述单体机器人终端进行协作运动。所述管理层02和协调层01通过无线通信模块分别与所述执行层03进行通讯和数据交换；所述协调层01与管理层02通过USB (Universal Serial Bus,通用串行总线)接口进行连接；所述执行层03中的微控制器通过运动控制相关模块分别与单体机器人终端进行连接，并控制所述单体机器人终端进行运动和协作。在一优选的实施例中，所述管理层02由远程计算机主机构成，远程计算机主机含有USB接口 ；协调层01由微小 型地面群机器人控制器构成，协调层01的微小型地面群机器人控制器包含无线模块、传感器模块和USB接口 ；执行层03由单片机、无线模块、传感器模块、定位模块和运动控制模块构成。管理层02的远程计算机主机与协调层01的微小型地面群机器人控制器，通过无线通信模块与执行层03的群机器人控制器进行通讯和数据交换， 协调层01的无线通信模块通过连接在微小型地面群机器人控制器的USB接口与远程计算机主机的USB接口相连接。所述管理层02根据单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航是通过无线通信模块调用数据库实现的。执行层03的微小型地面群机器人控制器在单体机器人终端、无线模块、传感器模块、定位模块和运动控制模块分别与单体机器人的控制器连接。将协调层的第一无线通信模块设置为协调节点，将单体机器人终端的第二无线通信模块设置为路由节点，构建网格Mesh网络。各单体机器人终端通过 Mesh网络接收其他单体机器人终端和协调层发送的操作命令及协调信息，并结合自身当前状态与其他单体机器人终端进行协作。Mesh网络中各节点之间通过“多级跳”方式自行组织通信，同时修复通信过程中所述各节点相互之间的协作决策冲突；所述节点包括协调节点和路由节点。基于鲁棒性、柔性和系统规模的可伸缩性要求考虑，为控制执行层的Zigbee 网络通信模块提供可以进行Mesh组网的接口，可以灵活配置不同通讯距离的通讯模块，结合自主开发的上位机动态库和下位机静态库，方便用户根据需求实现不同方式的稳定组网。经过Zigbee网络通信模块进行Mes本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种群机器人控制器，其特征在于，包括 协调层，用于采集单体机器人终端信息； 管理层，用于根据所述单体机器人终端信息，对所述单体机器人终端进行运动规划和导航； 执行层，用于将所述运动规划和导航信息发送给所述单体机器人终端，控制所述单体机器人终端进行协作运动。2.根据权利要求I所述的群机器人控制器，其特征在于，所述管理层还用于根据单体机器人终端信息，通过无线通信模块调用数据库对所述单体机器人终端进行运动规划和导航。3.根据权利要求2所述的群机器控制器，其特征在于，所述协调层与管理层通过通用串行总线USB接口进行连接，并通过所述无线通信模块分别与所述执行层进行通讯和数据交换。4.根据权利要求2所述的群机器人控制器，其特征在于，所述执行层通过运动控制模块、定位模块、传感器模块以及所述无线通信模块分别与单体机器人终端进行连接，并控制所述单体机器人终端进行运动和协作。5.一种控制器终端，其特征在于，包括权利要求I至4任一项所述的群机器人控制器。6.一种群机器人控制方法，采用所述群机器人控制器进行控制，其特征在于，包括以下步骤 协调层采集单体机器人终端信息； 管理层根据所述单体机器人终端信息，对所述单体机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦志强，周少武，朱林，彭建盛，陈国璋，
申请(专利权)人：深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司，湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：