[发明专利]一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法

权利要求书

1.一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法，其特征在于，所述控制 方法包括全局定位系统、无线通信系统、算法处理系统、调速系统以及标定不 同颜色的移动机器人；全局定位系统利用摄像头对不同颜色的移动机器人进行 颜色识别，采集移动机器人的位姿信息；无线通信系统将采集到的位姿信息发 送给各机器人；算法处理系统根据接收到的各移动机器人位姿信息做出运动控 制及协调编队算法处理，并且不断地与调速系统进行信息交互，调速系统采集 处理各移动机器人的速度信息，对实际控制输出不断做出反馈，实时矫正速度 偏差，最终完成各移动机器人编队运动的控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法， 其特征在于，所述方法的步骤如下：

步骤1，在工作平台中，利用全局定位系统获取编队中各机器人相对于平台 全局坐标系的位置坐标信息；

步骤2，根据各机器人的位置坐标信息构建领航机器人与跟随机器人之间的 相对位置角度关系式，定义编队期望的领航机器人与跟随机器人的距离角度关 系，得到误差动力学方程，进而推导出跟随机器人的运动控制率；

步骤3，在编队运动过程中，领航机器人向目标点自主运动并通过无线通信 系统不断向跟随机器人发送信息，跟随机器人接收领航机器人信息并计算自己 的位置，记录跟随机器人每一时刻的位置信息作为训练数据，建立基于非线性 最小二乘法的跟随机器人轨迹预测模型；

步骤4，利用粒子群算法解决轨迹预测模型参数选取问题，将轨迹预测模型 的一组参数作为轨迹预测模型的一组解，初始化粒子群，计算每个粒子的适应 度函数，根据粒子的适应度函数值更新粒子的个体极值及全局极值；

步骤5，利用迭代公式更新每个粒子的速度和位置；

步骤6，不断利用下一时刻的数据更新轨迹预测模型，并向后预测轨迹信息， 定义一个通信数据异常范围，若接收到的数据在正常范围之内，则根据接收到 的领航机器人数据计算跟随机器人位置信息并向其运动；若数据异常时，则启 用预测点代替异常数据点作为下一时刻的跟随机器人轨迹点；

步骤7，利用全局定位系统不断更新编队中各机器人的位置姿态信息，直到 领航跟随编队到达目标点。

3.根据权利要求1所述的一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法， 其特征在于：所述的全局定位系统由上位机和一个高清CCD摄像头组成，将高 清CCD摄像头置于工作平台的顶部，对平台中每个移动机器人标定不同的颜色， 利用颜色识别算法获取机器人在平台中的位置和姿态信息，再将信息传回上位 机进行处理，上位机处理后再发送给各移动机器人，从而实现移动机器人的全 局定位。

4.根据权利要求1所述的一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法， 其特征在于：所述的无线通信系统包括上位机、移动机器人及无线路由器，移 动机器人上安装有无线收发模块，上位机和无线路由通过网线连接，上位机、 移动机器人和无线路由器组成基于局域网的通信系统，通过建立上位机与各机 器人之间以及各机器人之间的通信协议，实现上位机与机器人、机器人与机器 人之间的无线通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于领航跟随的移动机器人编队控制方法， 其特征在于：所述算法处理系统，由DSP数字信号处理器组成，安装在机器人 内部，在该DSP数字信号处理器中植入基于领航跟随的移动机器人编队运动控 制算法，接收来自无线通信系统的数据，对机器人的自主运动及编队协调控制 作出处理。