[实用新型]一种室外地面群机器人控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于自动化技术的机器人领域，涉及一种室外地面群机器人控制系统。

背景技术

目前就机器人技术水平而言，单机器人在信息的获取、处理及控制能力等方面都是有限的，对于复杂的工作任务及多变的工作环境，单机器人的能力更显不足。于是，借鉴社会性昆虫的群体智能行为，人们考虑由多个机器人组成的群体系统通过协调、协作来完成单机器人无法或难以完成的工作。群机器人通过共享资源(信息、知识等)弥补单机器人能力的不足，扩大完成任务的能力范围，利用系统内机器人资源的冗余性提高完成任务的可能性，增加系统的性能。

群机器人在协作执行任务的过程中，个体机器人需要知道自身及周围相邻个体机器人的位置信息。因此，个体机器人对自身以及相邻个体的快速准确定位是群机器人实现协作控制和群体涌现的基础。个体机器人的定位技术主要有绝对定位和相对定位两类。传统的多机器人定位技术大多通过卡尔曼滤波或粒子滤波等复杂运算将内部传感器和外部传感器信息进行融合估计。这些定位技术在短时间内具有较好的精度和稳定性，但是测量误差会随着时间的增加而不断积累，最终导致测量失效。

因此，有必要设计一种室外地面群机器人控制系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种室外地面群机器人控制系统，该室外地面群机器人控制系统能提高个体机器人的定位精度，有利于实现群机器人的协作控制和联合目标搜索等复杂任务。

实用新型的技术解决方案如下：

一种室外地面群机器人控制系统，包括差分定位基站、上位监控计算机和构成群机器人系统的多个个体机器人，其中：

差分定位基站，用于实时接收定位信号(如GPS信号)并与给定的基站参考坐标进行伪距差分计算(然后将差分修正数通过无线通信模块发送给群机器人系统中的个体机器人)；

所述的个体机器人为微小型地面移动机器人，所有的个体机器人具有相同的硬件系统，多个个体机器人之间通过无线通信连接组成一个机器人群体并实现相互协作；

个体机器人实时接收定位信号(如GPS信号)和基站发送的差分修正数，进行伪距差分计算后得到位置坐标；

上位监控计算机通过无线通信模块接收个体机器人的位置信息以及发送指令以控制个体机器人的运行。

所述构成群机器人系统的个体机器人，根据任务分配和其它个体机器人的位置信息并结合自身感知，进行行为决策和运动规划。

所述差分定位基站包括基站AVR嵌入式控制器模块、基站定位信号接收模块和基站Xbee无线通信模块，其中：

基站定位信号接收模块(GPS/北斗信号接收模块)与基站AVR嵌入式控制器模块相连接，基站AVR嵌入式控制器模块将基站参考位置坐标(基站位置坐标可以为绝对坐标或相对坐标)通过第一串口(UART)发送给基站定位信号接收模块进行伪距差分计算，然后将基站定位信号接收模块计算得到的差分修正数通过基站Xbee无线通信模块发送给群机器人系统中的个体机器人；

所述基站定位信号接收模块通过测量天线接收定位信号，通过第一串口(UART)接收基站AVR嵌入式控制器模块发送的基站位置坐标，并对接收的定位信号与基站位置坐标进行伪距差分计算，然后将差分修正数通过第二串口(UART)发送给AVR嵌入式控制器模块；

所述基站Xbee无线通信模块与基站AVR嵌入式控制器模块连接，用于发送定位信号接收模块计算得到的差分修正数给群机器人系统中的个体机器人。

所述基站AVR嵌入式控制器模块包括：AVR处理器、SDRAM存储器、Flash存储器以及复位电路；

所述Flash存储器，用于存储初始化程序和应用程序；

所述AVR控制器，用于发送基站坐标给定位信号接收模块，接收定位信号接收模块发送的伪距差分修正数；通过所述基站Xbee无线通信模块将伪距差分修正数发送给群机器人系统中的个体机器人；

所述复位电路，用于整个群机器人基站控制系统的复位。

所述构成机器人群体的个体机器人包括移动站AVR嵌入式控制器模块、移动站定位信号接收模块(GPS/北斗信号接收模块)、移动站Xbee无线通信模块、传感器模块、电机驱动模块、键盘与显示模块和电源管理模块，其中：

所述移动站AVR嵌入式控制器模块，与移动站定位信号接收模块连接，将所述移动站Xbee无线通信模块接收到的基站发送的差分修正数通过第一串口(UART)传送给移动站定位信号接收模块进行伪距差分计算，并通过移动站定位信号接收模块的第二串口(UART)接收伪距差分定位结果；