群体机器人的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及控制系统，公开了一种群体机器人的控制系统。本发明专利技术中，控制系统包含：群体机器人管理服务器和N个机器人。群体机器人管理服务器包含：任务调度单元、路径保留单元和路径规划单元；任务调度单元用于为各机器人分配任务，并发送给路径规划单元；路径保留单元用于标记禁止机器人行走的地理位置；路径规划单元用于为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线。机器人包含：导航单元与运动控制单元；其中，导航单元用于根据包含行进路线的任务指令，制定导航指令，运动控制单元用于根据导航指令控制所述机器人的行走。使得机器人的制造成本大大降低，也保证了机器人工作环境内的通信质量和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及控制系统，公开了一种群体机器人的控制系统。本专利技术中，控制系统包含：群体机器人管理服务器和N个机器人。群体机器人管理服务器包含：任务调度单元、路径保留单元和路径规划单元；任务调度单元用于为各机器人分配任务，并发送给路径规划单元；路径保留单元用于标记禁止机器人行走的地理位置；路径规划单元用于为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线。机器人包含：导航单元与运动控制单元；其中，导航单元用于根据包含行进路线的任务指令，制定导航指令，运动控制单元用于根据导航指令控制所述机器人的行走。使得机器人的制造成本大大降低，也保证了机器人工作环境内的通信质量和可靠性。【专利说明】群体机器人的控制系统
本专利技术涉及控制系统，特别涉及群体机器人的控制系统。
技术介绍
现有的群体机器人的控制系统如图1所示，在该框架中，一般是把任务调度和任务分配模块在服务器上实现，在机器人本身的计算机上实现路径规划、运动控制、障碍物避让等功能。比如，通过机器人本身的传感器探测地图的变化、障碍物的存在及运动，并使用机器人自身的计算机计算行进的路线。机器人之间通过无线网络互相通信，根据需要分享相互之间的位置、速度、姿态、及探测到的障碍物信息等。 然而，在上述方案中，对于环境的探测，障碍物的变化，以及环境中的其他动态实体的检测，高度依赖于机器人自身携带的传感器。这会导致几个问题:首先，对机器人携带的传感器种类、精度、可靠性的要求提高了，导致机器人的制造成本上升。其次，现有技术框架对环境可以给予机器人的信息支持利用的不充分，而极大的依赖于自身传感器及机器人群体之间的实时通信来获取信息。而对于结构化特点明显，操作流程标准、规范的工作空间，环境的变化，障碍物的运动，其他动态实体的变化，大部分可以预知和记录，那么许多事项实际上并不需要机器人去实时检测，而只需要在变化发生的时候，由管理信息系统以某种广播的方式“告知”正在工作的机器人。第三，由于机器人自身需要执行频繁的环境检测、路径计算、运动控制、及通信等任务，为满足控制的实时性，对机器人的嵌入式计算能力的要求也会提高。第四，机器人数量增加意味着通信的节点数增加，通信通道会以指数规模增加，通信的质量和可靠性会降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种群体机器人的控制系统，使得机器人的制造成本可以大大降低，同时避免了机器人之间的频繁通信，保证了机器人工作环境内的通信质量和可靠性。 为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种群体机器人的控制系统，包含:群体机器人管理服务器和N个机器人，所述N为自然数； 所述群体机器人管理服务器包含:任务调度单元、路径保留单元和路径规划单元；其中，所述任务调度单元用于为各所述机器人分配任务，并将分配的任务发送给所述路径规划单元；所述路径保留单元用于标记禁止机器人行走的地理位置；所述路径规划单元用于根据分配给机器人的任务，结合所述路径保留单元标记的禁止行走的地理位置，为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线； 所述机器人包含:导航单元与运动控制单元；其中，所述导航单元用于根据来自所述群体机器人管理服务器的任务指令，制定导航指令，所述任务指令包含所述行进路线；所述运动控制单元用于根据所述导航指令控制所述机器人的行走。 本专利技术实施方式相对于现有技术而言，系统架构通过服务器端对工作空间的完备管理、对分配的任务进行深度预处理、及引入动态路径管理机制，使得原本需要机器人自身传感器得到的信息可以通过服务器获得，并且机器人可以通过服务器获得路径信息以及知道如何避开障碍物。这一新架构简化了机器人端的软硬件模块，对服务器的信息支持利用更充分，同时降低了对机器人嵌入式计算能力的要求。具体地说，由群体机器人管理服务器为各机器人制定行进路线，无需机器人通过自身携带的传感器对环境、障碍物的探测以及机器人群体之间的实时通信来制定行进路线，使得在室内空间进行大群机器人的协同控制在工程实践上更为简便、易行、可靠。而且，由于减少了机器人对自身携带的传感器种类、精度、可靠性的要求，以及对机器人的嵌入式计算能力的要求，因此大大降低了机器人的制造成本，同时，由于机器人无需通过群体之间的实时通信来获取用于制定路线的信息，因此避免了机器人之间的频繁通信，保证了机器人工作环境内的通信质量和可靠性。而且，由路径保留单元标记禁止机器人行走的地理位置(如货架所占用的位置)，路径规划单元根据分配给机器人的任务，结合路径保留单元标记的禁止行走的地理位置，为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线，也保证了本专利技术的实施方式的可行性。 另外，群体机器人的控制系统还包含信息管理子系统，用于设置需要执行的任务，并将设置的任务发送给群体机器人管理服务器，供所述任务调度单元进行分配。由单独的信息管理子系统设置任务，减轻了群体机器人管理服务器的负荷，而且由于群体机器人管理服务器负责任务的接收与分配，使得该群体机器人的控制系统可应用于各种应用场合，如信息管理子系统为仓库管理信息系统时，该群体机器人的控制系统就相当于智能仓储系统，可以控制大量机器人在仓库内搬运货物，完成订单。 另外，路径规划单元包含:地图构建子单元，用于预先将室内地图栅格化，并对每个栅格按行列进行编号，每个编号为二维数组；所述地图构建子单元将栅格化的室内地图发送给所述路径保留单元，供该路径保留单元将禁止行走的地理位置所对应的栅格标识为特定字符；标记接收子单元，用于接收来自所述路径保留单元的所述标识后的室内地图；搜索子单元，用于根据所述标识后的室内地图，制定所述行进路线。通过将室内地图栅格化的方式，可使得路径保留单元更容易、更精准地标记禁止行走的地理位置，从而保证了路径规划单元所制定的行进路线的准确性。 另外，导航单元还用于向所述路径保留单元发送待执行任务的行进路线；路径保留单元还用于在收到来自所述导航单元的行进路线后，更新标记的禁止行走的地理位置，将该行进路线中所包含的地理位置标记为禁止行走的地理位置；路径规划单元在后续规划路径时，结合所述路径保留单元更新后的标记的禁止行走的地理位置，规划路径。由于路径规划单元在规划路线时，不仅考虑到了如货架等静态障碍物所占用的位置，还考虑到了其他机器人即将通过的位置，通过路径保留单元对这些位置的标记，确保了这些位置也是被占用的，从而避免了行进路线的冲突，进而避免了机器人在行进过程中的碰撞。 另外，导航单元还用于在所述行进路线完成后，通知所述路径保留单元；路径保留单元还用于取消已完成的行进路线中所包含的地理位置的禁止行走的标记。通过在完成行进路线后对行进路线中所包含的地理位置的释放，确保了这些位置仅在机器人行经的短时间内是独占的，从而保证了路径规划单元制定的行进路线的准确性。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据现有技术中的群体机器人的控制系统结构示意图； 图2是根据本专利技术第一实施方式的群体机器人的控制系统结构示意图； 图3是根据本专利技术第一实施方式的群体机器人的控制系统的工作流程示意图； 图4是根据本专利技术第一实施方式中的地图栅格化示意图； 图5是根据本专利技术第一实施方式中的标识后的室内地图示意图； 图6是根据本专利技术第一实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种群体机器人的控制系统，其特征在于，包含：群体机器人管理服务器和N个机器人，所述N为自然数；所述群体机器人管理服务器包含：任务调度单元、路径保留单元和路径规划单元；其中，所述任务调度单元用于为各所述机器人分配任务，并将分配的任务发送给所述路径规划单元；所述路径保留单元用于标记禁止机器人行走的地理位置；所述路径规划单元用于根据分配给机器人的任务，结合所述路径保留单元标记的禁止行走的地理位置，为该机器人规划路径，制定该机器人到达目的地的行进路线；所述机器人包含：导航单元与运动控制单元；其中，所述导航单元用于根据来自所述群体机器人管理服务器的任务指令，制定导航指令，所述任务指令包含所述行进路线；所述运动控制单元用于根据所述导航指令控制所述机器人的行走。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珍伟，袁洪良，赵平，
申请(专利权)人：上海畔慧信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31