[发明专利]一种适用于灾后环境的多机器人多目标点救援路径规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人和群体智能领域，特别是用于多机器人多目标点的救援方法。它借鉴微粒群进化的思想，提出一种适用于灾后环境救援的多机器人多目标点路径规划方法。

背景知识

在我国，各种灾难频发，比如煤矿瓦斯爆炸，地震，海啸等的发生，这些灾难的发生不可预测，只能采取灾后救援的措施，因此灾后救援的效率和速度至关重要。然而，灾难发生后，环境复杂恶劣，还有可能发生二次灾难，这势必会危及救援人员的人身安全，因此，救援人员很难进入受灾区，这势必会影响救援工作的有效开展。考虑到机器人能够深入复杂且恶劣的环境，代替救援人员完成救援任务，从而可以将灾后环境信息反馈给救援人员。这样不仅可以提高应急救援能力，而且还可以为救援人员的决策提供帮助。因此，越来越多的机器人被用于灾后救援工作中。

现有的机器人救援方法主要是机器人根据实时探测的信息，进行局部路径规划，然而这样得到的救援人数往往不是最大。如果在机器人救援之前，根据已有信息，规划出一条或者多条全局最优路径，保证机器人救援的人数最多，在机器人实时救援的过程中给予指导，从而，可以保证救援机器人准确、快速的完成救援任务。

在实际救援环境中，存在这样的情况，一些区域被困人员分散得比较集中，另外一些区域被困人员则比较稀疏。比如，在煤矿井下环境，作业面人员较多，而在巷道其他地方，人员较少；再如，在一些城市中，居民区或者工厂厂区的人口密度比较高，分布较为集中，而公园街道上的人口相对较稀疏，所以，一旦发生灾难，在人口密集区域中被困人员较多，稀疏区域较少。此外，发生灾难后，被困人员的生命期限有限，救援人员需要在有限的时间内将其救起。目前，针对上述情况下的救援规划尚没有相关成果，并且救援问题对人们的生产生活尤为重要，所以研究灾后环境下，被困人员存在生命期限情况下的机器人救援路径规划问题，是非常重要且有必要的。

考虑到机器人可以代替救援人员，深入危险区域，有效完成救援任务，很多研究人员尝试采用机器人来完成救援任务。近年来，针对机器人灾后救援问题，主要有两个研究方向，其一，设计可靠耐用的救援机器人。如中国实用新型专利“一种机器人救援系统”(授权公告号：CN203738800U，授权公告日：20140730)设计的包括侦查，搭桥，以及机械手机器人；在第六届IEEEConferenceonAutomationScienceandEngineering上发表的论文“AHierarchicalReinforcementLearningBasedControlArchitectureforSemi-AutonomousRescueRobotsinClutteredEnvironments”设计的半自主救援机器人；以及在2013年InformaticsinControl,AutomationandRobotics期刊上发表的“StudyandDevelopmentoftheRescueRobottoAccommodateVictimsunderEarthquakeDisasters”一文根据地震发生后可能出现的情况，构建了一个机器人原型系统，等等。这些成果对机器人以后的救援具有重要的指导作用，但是研究重点在机器人的设计，对机器人的救援策略研究较少。