本發(fā)明涉及一種多機(jī)器人調(diào)度方法，具體涉及一種通過人為添加機(jī)器人之間的排斥力來調(diào)度多個機(jī)器人，避免機(jī)器人互相干擾碰撞的調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

具有定位導(dǎo)航的室內(nèi)機(jī)器人具有越來越多的應(yīng)用。但是僅將兩臺完全相同的機(jī)器人放在同一個環(huán)境工作會發(fā)生相互干擾，這就需要一套調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)各個機(jī)器人的狀態(tài)合理分配任務(wù)與資源，避免機(jī)器人之間互相干擾。目前常見的做法是劃分各個機(jī)器人的工作區(qū)域以實(shí)現(xiàn)互不干擾，但這就限制了機(jī)器人的工作范圍。本發(fā)明公開了一種方法，使得室內(nèi)移動的多臺機(jī)器人在預(yù)設(shè)的路徑上行走時合理避讓其他機(jī)器人，互相不發(fā)生干擾碰撞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請解決了多個機(jī)器人在同一工作環(huán)境工作時會互相干擾碰撞的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請采用以下技術(shù)方案，具體內(nèi)容如下：一種基于斥力勢場的多機(jī)器人調(diào)度方法，包括以下步驟：

a. 機(jī)器人使用室內(nèi)基站得到絕對坐標(biāo)，將絕對坐標(biāo)發(fā)送到調(diào)度系統(tǒng)。

b.調(diào)度系統(tǒng)計(jì)算兩兩機(jī)器人之間的距離。

c.根據(jù)距離計(jì)算出兩兩機(jī)器人之間的斥力，距離越近斥力越強(qiáng)，反之越弱。采用公式force=-0.3*log((distance-0.8)/2)，其中distance表示兩兩機(jī)器人之間的距離，log為以10為底的對數(shù)。

d.將每一對斥力發(fā)送給相關(guān)的兩臺機(jī)器人。

e.機(jī)器人收到一組斥力，分別是與其他每一臺機(jī)器人的斥力，取方向?yàn)閮蓛蓹C(jī)器人相互排斥的方向得到斥力向量，計(jì)算出斥力向量的合力得到總斥力向量。

f. 機(jī)器人根據(jù)路徑規(guī)劃出的路線，取沿路徑行走的向量作為原始驅(qū)動力向量。

g. 將原始驅(qū)動力向量和斥力的合力向量求和得到最終驅(qū)動力向量。

h. 將此最終驅(qū)動力向量作為機(jī)器人的運(yùn)動控制輸入。

i. 機(jī)器人兩行動輪采用PID控制器控制，接收上一步的最終驅(qū)動力向量作為輸入，計(jì)算出電機(jī)應(yīng)有的輸入電壓。

j. 將控制電壓發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動芯片，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動。

進(jìn)一步地，步驟a中，每臺機(jī)器人使用室內(nèi)基站，結(jié)合GPS定位方法，定位出機(jī)器人的當(dāng)前坐標(biāo)，當(dāng)前坐標(biāo)即為絕對坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，步驟c中，斥力的大小根據(jù)公式force = -0.3*log((distance-0.8)/2)計(jì)算，其中distance表示兩兩機(jī)器人之間的距離。

進(jìn)一步地，步驟f中，路徑規(guī)劃方法為：每臺機(jī)器人的行走路徑在圖上使用單源最短路徑方法，得出自身的行走路徑最優(yōu)解。

進(jìn)一步地，地圖采用關(guān)鍵點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)之間的連線表示。關(guān)鍵點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)的連線以“圖”為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

該方法能保證機(jī)器人在運(yùn)行過程中互相不碰撞，并具有如下特點(diǎn)：

1. 在經(jīng)過十字路口時先到的略微減速通過，后到的停下來讓行之后再通過；

2. 在同一條道路上，前方的機(jī)器人遇到障礙停下來后，后方的會平緩減速停下；

3. 在交匯的三叉路口，略微靠前對會略微加速匯入，略微靠后對會略微減速匯入；

4. 在平行且相互靠近對兩條道路上對兩臺機(jī)器人會合理調(diào)節(jié)前后間距。

附圖說明

圖1.斥力與機(jī)器人距離之間的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

如圖一所示為斥力與機(jī)器人距離之間的關(guān)系圖，斥力force = -0.3*log((distance-0.8)/2)。其中distance表示兩兩機(jī)器人之間的距離，log為以10為底的對數(shù)，force表示斥力。從圖中可以直觀看出，斥力在機(jī)器人距離0.5米時趨近于無強(qiáng)大，可使機(jī)器人之間的距離不小于0.5米。在基于趨近于無窮遠(yuǎn)時斥力趨近于無窮小，即較遠(yuǎn)的機(jī)器人互不影響。較近的機(jī)器人會盡量避免相撞。

1. 絕對坐標(biāo)

每臺機(jī)器人使用室內(nèi)基站，結(jié)合GPS定位方法，定位出機(jī)器人的當(dāng)前坐標(biāo)，當(dāng)前坐標(biāo)即為絕對坐標(biāo)。

2. 地圖表示

地圖采用關(guān)鍵點(diǎn)（如拐角，桌子，門）與關(guān)鍵點(diǎn)之間的連線表示。關(guān)鍵點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)的連線以“圖”為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3. 路徑規(guī)劃

每臺機(jī)器人的行走路徑在圖上使用單源最短路徑方法，得出自身的行走路徑最優(yōu)解。

4. 調(diào)度方法

a. 機(jī)器人使用室內(nèi)基站得到絕對坐標(biāo)，將絕對坐標(biāo)發(fā)送到調(diào)度系統(tǒng)。

b. 調(diào)度系統(tǒng)計(jì)算兩兩機(jī)器人之間的距離。

c. 根據(jù)距離計(jì)算出兩兩之間的斥力，距離越近斥力越強(qiáng)，反之越弱。采用公式force = -0.3*log((distance-0.8)/2)，其中distance表示兩兩機(jī)器人之間的距離，log為以10為底的對數(shù)，force表示斥力。

d. 將每一對斥力發(fā)送給相關(guān)的兩臺機(jī)器人。

e. 機(jī)器人收到一組斥力，分別是與其他每一臺機(jī)器人的斥力，取方向?yàn)閮蓛蓹C(jī)器人相互排斥的方向得到斥力向量，計(jì)算出斥力向量的合力得到總斥力向量。

f.機(jī)器人根據(jù)路徑規(guī)劃出的路線，取沿路徑行走的向量作為原始驅(qū)動力向量。

g.將驅(qū)動力向量和斥力的合力向量求和得到最終驅(qū)動力向量。

h.將此最終驅(qū)動力向量作為機(jī)器人的運(yùn)動控制輸入。

i. 機(jī)器人兩行動輪采用PID控制器控制，接收上一步的運(yùn)動向量作為輸入，計(jì)算出電機(jī)應(yīng)有的輸入電壓。

j.將控制電壓發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動芯片，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動。