[发明专利]面向人机协作搜索识别多目标任务的机器人运动规划方法

说明书

技术领域

本发明属于多移动机器人路径规划技术领域，尤其涉及一种面向人机协作搜索识别多目标任务的机器人运动规划方法。

背景技术

在现代科学背景下，移动无人平台因其机动性能强、成本低、生存能力强、使用方便等优势，使移动无人平台在军事领域、民事领域都得到了广泛的应用。移动机器人在目标识别任务方面具有更加明显的优势，可以实现“非接触”式目标识别。

因人在复杂地形、伪装目标识别等方面的优势，移动无人平台通过安装在自身上的信息获取装置获取目标信息，通过信息传输装置将目标信息传输给操作员来进行目标识别，这种人机协作识别目标系统可以更加准确高效完成区域内的目标识别任务。当移动机器人通过信息获取装置远距离探测到疑似目标时，移动机器人获取的关于疑似目标信息是模糊的、不准确的，移动机器人自主规划出到达目标观测点的路径。目标观测点是指靠近目标点，信息获取装置可以获取相对准确的目标信息的位置。当移动机器人到达目标观测点后，自动地将信息获取装置获取的近距离目标信息传输给操作员，操作员进行目标识别，如判断是敌方目标还是友方目标等。

但操作员目标识别任务的完成时间具有不确定性，这种不确定性往往会降低完成任务的效率、延长完成任务的时间。同时，受操作员的认知能力、操作能力的限制，多机器人协作完成目标识别任务时有可能产生目标漏检的情况，这种目标漏检情况的出现是因为一个时间段内集中出现多个目标识别任务，导致操作员需要同时处理目标识别任务的信息量大于操作员的最大工作负荷。所以本发明提出通过改变机器人运动轨迹的方法来改变移动机器人到达目标观测点的时刻，配合全局规划和调度管理的方法，避免因操作员处理能力限制而产生目标漏检的情况，同时提高人机系统目标识别任务的可靠性与效率。

文献(Ortiz AE,Langbort C.Scheduling Multiple Uninhabited Aerial Vehicles for Target Classification by Single Human Operator[J].Journal of Aerospace Computing Information&Communication,2011,8(12):328-345.)提出了单操作员与多机器人协作执行目标识别任务下移动机器人速度规划的方法，用于避免因操作员同时处理信息大于操作员的最大工作负荷而出现的目标漏检情况。其设定了较大的固定时间间隔来满足操作员对移动机器人传输的信息进行目标识别，但实际上操作员根据移动机器人传输信息进行目标识别时间是不确定的，当操作员目标识别时间较短时，往往不能够获得很高的任务完成效率。此外，现实生活中操作员往往可以同一时间识别一个或者多个目标，执行目标识别任务的操作员的数量也不限定为一个。

文献(Ortiz A,Kingston D,Langbort C.Multi-UAV Velocity and Trajectory Scheduling Strategies for Target Classification by a Single Human Operator[J].Journal of Intelligent&Robotic Systems,2013,70(1-4):255-274.)提出了单操作员与多机器人协作执行目标识别任务下移动机器人运动规划的方法，用于避免因操作员同时处理信息大于操作员的最大工作负荷而出现的目标漏检情况。此文献同样设定了较大的固定时间间隔来满足操作员对机器人传输的信息进行目标识别，没有建立具有不确定因素的操作员执行目标识别任务完成时间的模型。

可见，现有技术在避免因操作员同时处理信息大于操作员的最大工作负荷而出现的目标漏检情况时，只是采用了简单的设置较大固定时间间隔的方式，没有根据实际情况区分处理，效率不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向人机协作搜索识别多目标任务的机器人运动规划方法，在人机协作系统受操作员最大工作负荷限制的情况下，通过多机器人运动规划方法来提高人机协作系统完成任务的效率、缩短完成任务的时间，避免因操作员处理能力限制而产生目标漏检的情况。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种面向人机协作搜索识别多目标任务的机器人运动规划方法，包括：

当移动机器人远距离探测到疑似目标时，将疑似目标的识别任务加入待处理任务集合；当操作员完成目标识别任务时，将完成的识别任务从待处理任务集合中删除；