[发明专利]一种移动机器人队列系统及路径规划、跟随方法

权利要求书

1.一种移动机器人队列系统，包括多个机器人和一个上位机，其特征在于，每个机器人通过第一通讯模块与上位机进行通讯；各个机器人之间通过第二通讯模块进行相互通讯；所述的上位机可指定任意一个或者多个机器人作为领航机器人，其余的移动机器人作为跟随机器人；所述的领航机器人通过自身携带的感知模块和第二通讯模块获得的环境信息进行路径规划；所述的跟随机器人通过自身携带的定位模块获得自己与领航机器人的位置关系，实现跟随；所述的上位机通过设定领航机器人与跟随机械人之间的距离实现领航机器人和跟随机器人之间的队形变换。

2.如权利要求1所述的移动机器人队列系统，其特征在于，每个机器人包括控制模块，控制模块输入端连接感知模块、定位模块、第一通信模块和第二通信模块，输出端连接驱动模块、第一通信模块和第二通信模块；

所述的驱动模块，驱动机器人加速、减速以及转向动作；

所述的感知模块，采集环境信息和自身的信息；

所述的定位模块，用于获得移动机器人中心点的位置坐标，确定移动机器人的位置；

所述的第一通讯模块，用于移动机器人与上位机之间通信；

所述的第二通讯模块，用于移动机器人之间的通讯。

3.如权利要求1所述的移动机器人队列系统，其特征在于，所述的感知模块包括超声波传感器，位姿传感器，温度传感器，电源检测传感器和视觉传感器；

视觉传感器安装在移动机器人车体上，检测环境障碍物信息；

超声波传感器安装在移动机器人车体的四个方向上，辅助检测环境信息和障碍物信息；

温度传感器安装在移动机器人内部和外部，分别检测电机温度和外部空气温度；

电源检测传感器安装在机器人电源上，检测机器人电量情况。

位姿传感器包括角度传感器、陀螺仪和加速度传感器，所述角度传感器安装在前轮上，测量前轮转角；所述陀螺仪和加速度传感器安装在机器人内部，检测移动机器人的姿态和加速度。

4.如权利要求1-3任一所述的移动机器人队列系统的路径规划方法，其特征在于，

步骤1，任一机器人获取上位机指令，作为领航机器人；其余机器人获取上位机指令作为跟随机器人，跟随机器人移动到指定位置组成机器人队列；

步骤2，领航机器人采集环境障碍物信息；

步骤3，领航机器人获取跟随机器人采集的障碍物相对位置信息；

步骤4，领航机器人将所有障碍物位置信息应用到栅格地图中；

步骤5，以领航机器人的当前位置为初始位置，以最终位置为目标位置；

步骤6，在栅格地图中随机生成随机点X_rand；

步骤7，在栅格地图的已知树的点中找到距离X_rand最近的X_near；

步骤8，从X_near到X_rand方向上以步长m截取点X_new；

步骤9，如果X_near到X_new之间没有障碍物，则在X_near周围以固定半径L寻找X_near的备选父节点；

步骤10，计算从起点到各个备选父节点再到X_new的路径，找出路径最短的备选父节点作为X_new的重选父节点；

步骤11，计算以X_new为圆心以L为半径内的节点，如果从起点到X_new再到周围节点的距离比从起点到X_new周围节点的距离短，则将X_new作为周围节点的父节点；

步骤12，将X_new加入到树的集合中，同时返回步骤6；

步骤13，当生长到目标点时，选择最短距离的路径作为规划的最优路径。