[发明专利]多机器人围捕方法

权利要求书

1.一种多机器人围捕方法，其特征在于，包括：

步骤S1：多机器人系统中多个机器人进行入侵者搜索，直至发现入侵者；

步骤S2：计算所述入侵者的全局位置信息；

步骤S3：未发现所述入侵者的机器人，接收并存储来自其他机器人的全局位置信息以及所述入侵者的全局位置信息；发现所述入侵者的机器人，在接收来自其他机器人的全局位置信息以及所述入侵者的全局位置信息后，仅存储其他机器人的全局位置信息；

步骤S4：判断存储的所述入侵者的全局位置信息的个数是否超过预设个数阈值，若否，则机器人以入侵者当前时刻的全局位置信息为期望围捕点的位置，连接机器人当前位置和期望围捕点的位置，将其作为机器人的期望的运动方向，并执行步骤S7；若是，则判断所述多机器人系统是否满足预设的包围圈收缩条件，若满足，则执行步骤S6，若不满足，则执行步骤S51；

步骤S51：拟合所述入侵者的运动轨迹，计算所述入侵者的预测位置信息，执行步骤S52；其中，“拟合所述入侵者的运动轨迹”的方法为：根据存储的所述入侵者的全局位置信息，通过三次样条插值法拟合所述入侵者的运动轨迹；

步骤S52：根据所述入侵者的预测位置信息，计算所述入侵者的优化的预测步数，得到期望围捕点的位置信息，连接机器人当前位置和期望围捕点的位置，将其作为机器人的期望的运动方向，并执行步骤S7；其中，“计算所述入侵者的优化的预测步数，得到期望围捕点的位置信息”的方法为：

基于所述入侵者的预测位置和各机器人的当前位置产生各机器人第ξ预测步的围捕点，ξ∈[0，ξ_max]，其中，ξ表示预测步数，ξ_max表示预设的最大预测步数；将离所述入侵者最远的机器人的位置记为基于所述入侵者的当前位置和离所述入侵者最远的机器人的位置确定参考矢量然后计算第ξ预测步的各围捕点的位置q＝1，2，...，N，具体的计算方法如下式所示：

其中，ρ表示预设的多机器人系统的包围圈的半径，为的模；N为多机器人系统中机器人的个数；

从各机器人的当前位置到第ξ预测步的各围捕点的位置的一对一映射组合方式有种；取各机器人当前位置到各围捕点位置的距离和最小的一对一映射组合方式，将该组合方式下机器人所对应的围捕点的位置记为P^E，j(ξ)，其中，

结合各机器人当前位置和不同ξ下的P^E，j(ξ)，确定出优化的预测步数ξ^*，具体的计算方法如下公式所示：

所述机器人将第ξ^*预测步的围捕点的位置P^E，j(ξ^*)作为期望围捕点的位置；

步骤S6：计算所述多机器人系统满足所述预设的包围圈收缩条件时机器人的期望的运动方向，执行步骤S7；其中，计算多机器人系统满足预设的包围圈收缩条件时机器人的期望的运动方向的方法为：

当机器人存储的入侵者全局位置信息达到K个，且满足多机器人系统的包围圈收缩条件，机器人根据和计算期望的运动方向其中，为机器人与入侵者的连线方向，具体的，角度β的计算方法具体如公式下式所示：

β_d的计算方法如下式所示：

其中，条件Con₁等价于条件Con₂等价于w为第一预设常数，k₂为第二预设常数；

为连线方向和所形成的最小夹角，为连线方向和所形成的最小夹角；其中，为入侵者与机器人的连线方向，为入侵者和机器人的左边机器人的连线方向，为入侵者和机器人的右边机器人的连线方向；根据所述入侵者与机器人的连线将所述多机器人系统的其他机器人划分为左、右两部分，得到连线左边的机器人的集合和连线右边的机器人的集合其中

步骤S7：控制所述多机器人系统中的机器人对所述入侵者进行围捕。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，“多机器人系统中多个机器人进行入侵者搜索”，其方法具体为：

所述多机器人系统中多个机器人按照预设间隔时间从当前方向、所述当前方向的左偏30°方向以及所述当前方向的右偏30°方向这三个方向中，随机选择一个方向作为期望的运动方向进行入侵者搜索。