[发明专利]基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制系统及方法，包括：处于同一局域网下的上位机和多个单体机器人；所述单体机器人包括中心单体机器人和其余单体机器人；所述上位机用于发布组合体运动指令，所述中心单体机器人接收所述控制指令并进行解析，执行相应的动作；其余单体机器人分别获取中心单体机器人的当前位置和姿态信息，并进行协同运动，从而实现对组合体机器人的运动控制。本发明可以有效降低组合体机器人个体通信的延迟时间，使得各单体机器人之间的运动更加协调。

技术领域

本发明涉及组合体机器人运动控制技术领域，尤其涉及一种基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

组合体机器人指由一系列通用模块机器人组装而成、能够根据所处环境或任务的变化依靠模块间的相互通信和运动重组为另一种适应新环境、新任务构型的机器人。

在移动机器人领域，组合体机器人的运动控制相较于单体机器人的运动控制较为复杂，因组合体机器人具有更多的前进电机或转向电机，在不同的运动模式中，需按照各模块机器人位置与组合体机器人运动状态计算各轮的速度与前进角度。由于组合体机器人拥有多种组合体模式，因此希望获取一个通用公式计算各轮的速度与角度。

在实际控制组合体机器人运动控制的过程中，控制方法为上位机通过局域网与下位机通信，即上位机与组合体移动机器人(比如九台移动机器人)上的下位机通过ROS系统通信；上位机节点发送运动指令至下位机；这种通信架构下，上位机规划运动路径，分别解算九台全向移动单体机器人在相应位置各轮的转角及速度。上位机作为发布节点，解算九台机器人的转角及速度，分别发布至九台下位机，下位机作为接收节点，获取上位机的位置解析。但这种架构方式存在一定问题，即上位机发送指令是经局域网的，因此会存在一定量的信息延迟，但在多机器人群体运动过程中，超过一定时间的延迟会使部分模块运动与其余模块不一致，破坏整体运动姿态。

目前，对于全向移动单体机器人的控制算法较为常见，但是，对于群集的组合体机器人的控制算法的研究还相对较少；组合体机器人在运动过程中，对于各全向移动单体机器人之间的延迟要求较高，目前缺乏较为有效的适应组合体机器人的低延迟运动控制算法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制系统及方法，能够有效解决现有的组合体全向机器人运动控制系统中各单体全向机器人之间通信延迟较大的问题。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制系统，包括：处于同一局域网下的上位机和多个单体机器人；所述单体机器人包括中心单体机器人和其余单体机器人；所述上位机用于发布组合体运动指令，所述中心单体机器人接收所述控制指令并进行解析，执行相应的动作；其余单体机器人分别获取中心单体机器人的当前位置和姿态信息，并进行协同运动，从而实现对组合体机器人的运动控制。

进一步地，所述上位机和多个单体机器人的工控机处于同一局域网下，所述上位机和各工控机内均设置发布者节点和订阅者节点，上位机的发布者节点发布组合体运动指令，中心单体机器人工控机的订阅者节点订阅所述运动指令并进行解析，控制中心单体机器人执行相应的动作；中心单体机器人的位置传感器获取当前位置和姿态信息，通过其工控机的发布者节点发布，其余单体机器人的订阅者节点订阅所述位置和姿态信息，进行协同运动。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于中心映射的低延迟组合体机器人运动控制方法，包括：

通过中心单体机器人工控机的订阅者节点订阅运动指令并进行解析，根据解析的运动指令控制中心单体机器人执行相应的动作；