[发明专利]一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法

权利要求书

1.一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：在领航机器人周围设计一个2ⁿ面体码盘，n＝4,5,6，每个面都均等且垂直于地面，每个面宽度不超过5CM，每个面上相同位置放置携带相同结构尺寸但不同信息的条形码，并将条形码全部按照竖直方向排列；假设n＝4，顺序按照条形码编号1,5,9,13；2,6,10,14；3,7,11,15；4,8,12,16依次相连，形成一个闭环式多面体码盘；

S2：跟随机器人自主导航至目标区域，采用编队控制算法控制摄像头与条形码的距离与方向，使得摄像头正对着条形码面，并通过控制一定的距离，使得领航机器人与跟随机器人形成特定的队形，初步利用条形码码盘形成编队；

S3：当领航机器人开始自主导航时，通过摄像头识别码盘上的条形码，筛选视野里最优条形码用于计算移动机器人的位姿，调整好了之后重新识别，判断是否正对条形码，通过编队控制算法来调节自身位姿，使得跟随机器人始终能和领航机器人保持设定的距离和方向，以达到保持编队目的；

S4：根据已知地图，领航机器人通过A*算法进行全局路径规划；同时，通过动态窗口算法对每个机器人进行局部路径规划，并将每个局部路径进行整合，使得局部路径只在全局路径上微小变化；

S5：判断机器人编队是否到达目标位置，是，结束编队，否则继续识别码盘上的条形码保持编队；

所述步骤S3具体包括：

S31：摄像头识别所有的在视野范围内的条形码编号，筛选并匹配目标区域的最优条形码编号，计算该条形码的位置姿态；

S32：筛选算法通过视觉识别视野里的条形码的宽度，筛选视野宽度最大的条形码作为最优条形码，判断是否正对条形码，是，就将当前条形码作为当前码进行识别；

S33：根据计算的位姿，通过编队控制算法调整位姿，使跟随机器人和领航机器人始终保持一定的距离和相同的运动方向，形成编队。

2.根据权利要求1所述的一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：

S11：设计多面体条形码码盘，每个面都均等，两两相邻，且每个面均垂直于地面每个面宽度不超过5CM，每个面上相同位置放置携带相同结构尺寸但不同信息的条形码，并将条形码全部按照竖直方向排列，依次相连，形成一个闭环式多面体码盘；

S12：利用条形码生成器生成条形码，设置条形码尺寸和内容，将其打印出来置于码盘上的每个面上的相同位置上；

S13：采用张正友标定法对相机进行标定，求出内参，外参和畸变系数。

3.据权利要求1所述的一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中具体包括：

S21：跟随机器人自主导航至目标区域后，通过视觉采集条形码，微调自身位姿，使得摄像头正对着条形码，对条形码进行标定，标定信息包括中心点坐标和条形码编号；

S22：采用编队控制算法控制摄像头和条形码的距离和角度，使得跟随机器人领航机器人形成一个设定的队形，初步利用码盘形成编队；

S23：编队控制算法位于上层控制器，通过C++代码对当前位姿信息进行调整和控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：

S41：基于ROS系统下，建立增量式地图，采用A*算法，规划出一条最佳的路线；

S42：通过动态窗口算法对每个机器人进行局部路径规划，并将每个局部路径进行整合，使得局部路径在全局路径上微小变化。

5.根据权利要求1所述的一种基于条形码码盘的移动机器人编队的控制方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括：

S51：领航机器人到达目标位置，发布结束消息；

S52：跟随机器人通过话题订阅接收消息，停止继续识别条形码，结束跟随过程，编队结束，任务完成。