[发明专利]一种桌面集群机器人的主动共享投影面感知系统

说明书

本发明公开了一种桌面集群机器人的主动共享投影面感知系统，包括CMOS视觉传感器模块、RGB射灯模块、微型处理单元、MicroSD卡存储模块、2.4g无线通信模块和电源模块。该系统基于视觉传感技术，机器人个体首先要向顶层投影面发射RGB射灯标示，并利用视觉传感器捕捉顶部图像信息，识别出图像信息上所有的标示的位置和所指向的方向，计算出邻居相对与自身的相对位置和相对航向，并存储至存储器中。本发明仅需要机器人搭载廉价摄像头模块和激光发射器，便可主动共享自身的状态信息以及获取周围邻居的运动状态信息，有助于提高集群算法向机器集群的可迁移性。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种环境感知系统。

背景技术

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，特别是多机器人协作成为提高解决复杂任务效率的有效途径。传统的中心控制方式对所有机器人行为进行统一规划，当协作机器人规模较大时，中心控制方法的容错能力不足，难以对突发因素做出及时响应。集群机器人研究的快速发展为上述困难的解决提供了可行方案。

集群机器人旨在通过个体间简单的交互规则涌现出复杂的集群行为，使多机器人系统具备高效完成复杂任务的能力。如何通过局部、简单的相互作用，使包含大量简单机器人的系统涌现出复杂、宏观的集群行为，是学者关注的重点，目前国际上经典的集群算法框架有Vicsek、Couzin以及社会力模型等。这些集群模型框架都要求个体具备全局感知的能力，综合周围邻居个体的运动状态信息完成自身的运动决策。随着对群体机器人自组织运动控制算法研究的深入，采用集群机器人验证集群算法称为工程化应用前必不可少的一部分，为完成集群算法验证实验，必须使机器人具备全局感知的能力。

集群机器人系统要求每一个机器人系统简单、成本低，因此集群机器人无法安装GPS这样高成本、大功率的定位设备，采用伪分布式的全局感知成为重要突破口。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种桌面集群机器人的主动共享投影面感知系统。包括CMOS视觉传感器模块、RGB射灯模块、微型处理单元、MicroSD卡存储模块、2.4g无线通信模块和电源模块。该系统基于视觉传感技术，机器人个体首先要向顶层投影面发射RGB射灯标示，并利用视觉传感器捕捉顶部图像信息，识别出图像信息上所有的标示的位置和所指向的方向，计算出邻居相对与自身的相对位置和相对航向，并存储至存储器中。本发明仅需要机器人搭载廉价摄像头模块和激光发射器，便可主动共享自身的状态信息以及获取周围邻居的运动状态信息，有助于提高集群算法向机器集群的可迁移性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种桌面集群机器人的主动共享投影面感知系统，该系统设置在机器人顶部，包括CMOS视觉传感器模块、RGB射灯模块、微型处理单元、MicroSD卡存储模块、2.4g无线通信模块和电源模块；

所述RGB射灯模块上设置标示透板，RGB射灯射出的光线通过标示透板后在上顶层投影板形成一个标示，标示为高底比大于1的等腰三角形，在等腰三角形内部设置一圆，圆心为三角形形心，圆的半径小于三角形内切圆半径；不同机器人的RGB射灯射出的光线颜色不完全相同；每个机器人在上顶层投影板形成一个标示；

所述CMOS视觉传感器模块负责获取上顶层投影板上由所有机器人形成的标示组成的顶部图像，并将顶部图像传送给微型处理单元；

所述微型处理单元的输入为CMOS视觉传感器模块获取的顶部图像，根据顶部图像信息计算出与周围邻居机器人的相对距离及相对航向；微型处理单元控制RGB射灯模块发射光线到上顶层投影板；微型处理单元与Micro-SD卡存储模块双向通信，控制Micro-SD卡存储模块存取过程数据；微型处理单元与通信模块双向通信，控制通信模块将微型处理单元计算出的周围邻居机器人的状态信息发送给桌面集群机器人系统的其他终端；