[发明专利]基于生物触角模型的多机器人水下目标搜寻方法及装置

摘要

本发明涉及一种基于生物触角模型的多机器人水下目标搜寻方法和装置，载有多台水下机器人的水下探测船到达目标搜寻区域后，各水下机器人利用生物触角模型驱动运动，将探测的环境信息数据发给水下探测船；水下探测船根据环境信息数据实时更新栅格地图，并广播给各水下机器人；当某水下机器人发现目标时广播该信息给其他水下机器人和水下探测船；水下探测船到达目标位置后利用机械手抓取目标，其他水下机器人运动到目标位置后登上水下探测船。本发明提出一种生物触角模型驱动机器人运动的方法和装置来完成多机器人在未知环境中的目标搜寻任务，可以大大的提高水下机器人目标搜寻的效率。

主权项

基于生物触角模型的多机器人水下目标搜寻方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)接到目标搜寻任务后，搜寻人员根据目标已知的大概位置信息，将载有多台小型水下机器人的水下探测船从该处投入海底；(2)水下探测船下沉到海底后，以水下探测船中心为原点，建立平面坐标系；各水下机器人建立自身的运动学模型，第i台机器人的状态变量为(xi,yi,θi)，其中(xi,yi)为机器人在平面坐标系中的位置坐标，θi为机器人运动方向角；水下探测船释放水下机器人；(3)各水下机器人利用生物触角模型驱动机器人不断往前运动，进行目标搜索，同时利用自身携带的声呐传感器实时进行环境探测，并将声呐传感器获取的环境信息数据通过自身携带的水下通信设备发给水下探测船；(4)水下探测船建立水下环境动态栅格地图，根据接收到的各水下机器人环境信息数据，实时更新栅格地图，并利用自身携带的水下通讯设备广播该地图信息给各水下机器人；(5)当某水下机器人在其侦测范围内根据已知目标的有关特征和信息发现目标时，标记其位置信息，并广播该信息给其他水下机器人和水下探测船；(6)其他水下机器人和水下探测船在得到目标位置信息后，根据栅格地图，利用扩散方程进行路径规划，计算各自到达目标的最佳路径，水下探测船到达目标位置，利用携带的机械手进行目标抓取，其他水下机器人运动到目标位置，然后所有水下机器人集合登上水下探测船，水下探测船上浮，完成目标搜索任务；所述步骤(4)水下探测船建立水下环境动态栅格地图、更新栅格地图的过程为：(4a)以水下探测船为原点，以水下机器人最大勘测距离为半径的圆形环境区域内建立直角坐标系；该直角坐标系以水下探测船水平向右方向为X轴正方向，正前方方向为Y轴正方向，并以1×1m2尺度将环境区域进行基本的栅格地图划分，使得每一个栅格均有唯一的直角坐标(x,y)来标识，环境地图用一个二维数矩阵m(i,j)表示：(4b)水下探测船将所接收到的由各个水下机器人声纳传感器获取的环境信息数据转换成信度函数分配值，作为对各栅格是否占有障碍物的一种评估；(4c)水下探测船将环境数据转换为栅格障碍物信度函数分配值后，再利用D‑S证据理论将所得到的信度函数分配值相融合来实时更新栅格地图。