[发明专利]一种虚实结合的多机器人应用测试平台及测试方法

说明书

本发明公布了一种虚实结合的多机器人应用测试平台及测试方法，测试平台包括：作为底层通讯模块的蓝牙通信子系统；用于与多个机器人交互的分层级的基础控制子系统；用户交互子系统：包括地图绘制模块、用户交互界面、键盘控制模块和图案形成示例计算模块；内置多机器人应用模块：包括一个中心化同步的圆形成计算模块，用于验证平台的正确性和性能；测试平台还包括一个外部监控摄像头模块，用于实时监控实验平台的运行状况以及各个机器人位置。使用本发明提供的技术方案，可方便地通过虚实结合的方法测试和验证多机器人协作应用程序。

技术领域

本发明属于移动计算、机器人和软件工程技术领域，涉及多机器人应用技术，尤其涉及一种虚实结合的用于多机器人协作应用的低成本、易部署、便于操作的物理测试平台及测试方法。

背景技术

现在多机器人实验平台的研究与应用虽然已经取得了一些进展，但是通过小规模的机器人组实现从理论到真实环境中的实际模拟，再到大规模地部署稳定的多机器人系统仍旧是一件复杂和耗费时间的工程。并且，真实地部署多机器人实验平台对多机器人研究应用的发展至关重要，因为模拟器很难模拟真实环境中可能遇到的与多机器人协同任务相关的所有的问题并且得到可信的结果。除此以外，对于多机器人协作算法的研究者来说，部署真实的多机器人实验系统已经很困难，分析在多机器人实验系统上得到的结果并且发现潜在的问题就变得更加困难。所以，一种方便使用、稳定的物理模拟实验平台对于多机器人协作领域研究应用是非常重要的。

但是，现有开发出的多机器人实验平台大多不适用于多机器人应用研究。例如，Pickem等人提出的Robotarium是一款可以安全地远程使用的多机器人研究设备。这款平台的功能包括自动位置跟踪、自动充电、算法安全检查以及可被证明的避免碰撞的算法执行方式。Robotarium虽然可以远程使用，但是使用者不能使用机器人上的传感器信息，导致可用信息不足。Mondada等人设计的E-puck机器人虽然功能丰富，但是没有支持多机器人应用研究的系统框架。Rubenstein等人设计的Kilobot机器人的目标是集群行为研究，但它的机器人功能过于单一不能用于多机器人应用研究。所以，多机器人应用研究领域需要一种多功能、易部署的多机器人实验平台，帮助研究应用人员测试和验证多机器人协作应用程序。

发明内容

本文中，移动云计算应用程序，指的是适用于移动设备并能使用云计算技术的应用程序。移动平台，指的是运行在移动设备上的操作系统、中间件等支撑应用程序运行的平台。

本发明的目的是提供一种虚实结合的多机器人应用测试平台及测试方法，现有的多机器人应用技术难以解决目前在开发和运行移动云计算应用程序时需要修改操作系统及只支持某个特定的移动平台的问题，通过本发明提供的虚实结合的多机器人应用测试平台，研究应用人员可以方便地测试和验证多机器人协作应用程序。

本发明的核心是：

虽然现在许多机器人的开发者都提供针对个体的控制接口，使用者可以通过该控制接口简单地控制机器人运动。但是这对于多机器人应用开发研究应用者来说是远远不够的，使用者并不能直接以个体机器人为基础测试和验证多机器人协作应用。本发明基于个体移动机器人，发明了一种易部署的多机器人实验平台和配套系统，帮助使用者测试和验证多机器人协作应用。使用者可以使用本发明快速搭建多机器人协作应用实验平台和系统，运行内置的运动控制程序和测试用例，生动地展示应用执行过程。除此以外，使用者还可以在搭建的多机器人协作应用平台运行自己的应用，在真实的物理环境中测试和验证应用的正确性和稳定性。为了实现上述功能，本发明首先实现底层通讯模块实现了蓝牙通信子系统。然后，本发明实现了一个层级的基础控制子系统，使用者可以通过这个基础控制系统与多个机器人交互。在基础控制子系统之上是用户交互子系统，包括地图绘制模块、用户交互界面、键盘控制模块和图案形成示例算法。内置多机器人应用包括一个中心化同步的圆形成算法，用于验证平台的正确性和性能。除此以外，本发明还包括一个外部监控摄像头模块实时监控实验平台的运行状况以及各个机器人位置。

本发明提供的技术方案如下：