[发明专利]基于多运动模态多视点几何的多机器人系统队形变换方法

摘要

本发明公开了一种基于多运动模态多视点几何的多机器人系统队形变换方法，包括计算目标队形多机器人系统的相互投影的几何张量；计算每一时刻的几何张量，与上述几何张量进行比较，若相同则表示队形变换完成，不相同则选取一台跟随机记为C1，两台先导机记为C2和C3，计算C1与C2、C3之间的两焦点张量和C1目标位置在图像上的两条投影直线，两条投影直线的交点即为C1目标位置在图像上的投影点x；令C1沿初始位置与x的连线运动，直到C1在C2、C3摄像机图像上的投影点位置与队形变换后的投影位置重合，对剩余跟随机逐一进行上述处理，从而完成多机器人系统的队形变换。本发明提供的方法使系统在复杂的野外环境中具备高精度的队形变换功能。

主权项

基于多运动模态多视点几何的多机器人系统队形变换方法，用于具有至少两台先导机和若干台跟随机的多机器人系统；其特征在于，包括如下步骤：(1)利用基于融合多运动模态多视点几何计算相互投影的多机器人系统目标队形的几何张量，首先对机器人进行运动轨迹建模表示机器人的运动状态和运动轨迹；其次建立空间点与图像点的映射关系，将非线性映射转换为线性映射；再次联合多台摄像机的线性映射关系式，用张量表达式来综合表示所有有效的关系式并分析其代数几何特性，构建融合多运动模态的多视点几何；(2)利用三维空间中的点及机器人携带摄像机的投影像计算每一时刻的几何张量，并且将每一时刻的几何张量与步骤(1)中的几何张量进行比较，若与其相同则表示队形变换完成，不相同表示未完成，则执行步骤(3)；(3)选取一台跟随机记为C1，两台先导机分别记为C2和C3，队形变换前C1、C2、C3的位置分别记为C1t、C2t、C3t，C2和C3先于C1做队形变换运动，运动后的位置为C2t+1、C3t+1；计算C1t和C2t+1之间的两焦点张量F12，利用公式l1＝F12e21t+2计算C1目标位置C1t+2在C1图像上的投影直线l1，其中对极点e21t+2是C1t+2在C2t+1图像上的投影；计算C1t与C3t+1之间的两焦点张量F13，利用公式l2＝F13e31t+2计算C1目标位置C1t+2在C1图像上的投影直线l2，其中对极点e31t+2是C1t+2在C3t+1图像上的投影，投影直线l3与投影直线l2的交点x即为C1目标位置C1t+2在C1图像上的投影点；令C1沿C1t与x的连线运动，直到C1在C2、C3摄像机图像上的投影点位置e21与e31与队形变换后的目标投影位置e21t+2与e31t+2重合，即实现C1、C2、C3队形变换的控制；(4)对剩余跟随机逐一进行步骤(3)的处理，从而完成多机器人系统的队形变换。