纯电动采贝机多机联合工作方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种纯电动采贝机多机联合工作方法及系统，方法包括：根据采集区域的地形将自然地貌转化为计算机可识别的数字栅格地图；利用采贝机进行打点试摘，获取整个采集区域的贝类密度分布；基于数字栅格地图，通过bi

【技术实现步骤摘要】
纯电动采贝机多机联合工作方法及系统


[0001]本专利技术涉及多机联合控制
，具体为一种纯电动采贝机多机联合工作方法及系统。

技术介绍

[0002]现有的采贝机多采用单机操作，采贝效率低且容易出现漏采和重复采集，如公开号CN108617603A的中国专利于2018年10月9日公开的一种采贝机械，其配备了电子遥控装置，能够自主航行控制；可在复杂环境下，实现自主、遥控和监控三种模式下的作业，但是单机作业效率低，不利于大面积滩涂环境下贝类的快速高效采集。
[0003]现有的多机联合多采用无人集群系统，通过解决时空的一致统一、信息的一致表达和态势的一致理解等问题，从而实现任务的协同。如多AGV的控制系统多采用集中式控制系统，由于存在中央控制中心，能够很好的办到统一调控、便于管理与维护，但存在各个设备之间无法互联。且此控制大多是位置的控制，多用于多个机械的位置排列和保持空间相对位置不变，但是并不适用于多机联合工作的采贝机的工作方式。
[0004]公开号CN112130587A的中国专利于2020年12月25日公开了一种多机协同跟踪方法，通过初始化多无人机和机动目标的状态信息，栅格化环境地图，得到以栅格势能量化的栅格地图；多无人机根据预先设定的优化策略，采用A*算法实现基于栅格势能对机动目标进行全路径覆盖搜索，当当前栅格的相邻栅格的栅格势能相同时，根据预设路径规划规则进行全路径覆盖搜索；搜索到机动目标，将多无人机的搜索任务切换为跟踪任务；如果机动目标全部被跟踪，任务完成，否则继续搜索，直到所有机动目标被跟踪。但是该专利申请的多机协同方法不适用于多台采贝机基于贝类密度分布的多机协同作业。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种纯电动采贝机多机联合工作方法及系统，用以解决上述至少一个技术问题。
[0006]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种纯电动采贝机多机联合工作方法，包括：
[0007]根据采集区域的地形将自然地貌转化为计算机可识别的数字栅格地图；
[0008]利用采贝机进行打点试摘，获取整个采集区域的贝类密度分布；
[0009]基于数字栅格地图，通过bi
‑
kmeans聚类算法将密度差值在预设范围内的子栅格进行聚类，并根据采贝机的数量将整个采集区域进行区域分配；
[0010]根据采贝机的数量将多个聚类区构成的采集区域进行区域分配，每个子区域对应一个采贝机的工作区域；
[0011]为每个采贝机进行单独的路径规划，使每个采贝机在对应工作区域内按照规划路径完成采贝。
[0012]上述技术方案中，首先根据待采集区域的环境地图构建数字栅格地图，然后通过采贝机对数字栅格地图的每一栅格进行打点试摘，以获取整个采集区域的贝类密度分布；
结合构建的数字栅格地图，根据贝类密度分布进行聚类，将密度相同或密度差值在预设范围内的栅格聚类，并根据采贝机的数量进行采集区域的重新分配，使每个采贝机对应一个工作区域，以便于实现多个采贝机的并行工作；在分配好工作区域后，为每个采贝机进行单独的路径规划，使每个采贝机在其工作区域内以不漏采、不重复采集的路径行驶。
[0013]上述技术方案中，为每个采贝机进行单独的路径规划包括采贝机从当前位置到工作区域边缘的路径规划以及在工作区域内进行采贝时的路径规划。对于采贝机到达工作区域的路径长度，可以通过Floyd算法计算出的最短路径直接得到。
[0014]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在采贝过程中，获取每个采贝机的工作状态，并根据获取的工作状态判断采贝机是否完成采贝过程；当采贝机完成所在工作区域内的采贝后，根据其他采贝机的工作状态确定是否对当前采贝机重新进行路径规划。
[0015]上述技术方案中，由于每个采贝机所在工作区域内的贝类密度分布不同，导致在不同密度区域内的采集速率不同，通过实时获取各采贝机的工作状态，可以得到各采贝机的剩余工作区域及预计剩余工作时间等，从而能够及时监测到采贝机是否完成当前工作区域内的采集，避免采贝机闲置；对于完成当前工作区域采集的采贝机，若其他采贝机的剩余区域较大，则对其重新进行路径规划，将该采贝机调度到新的工作区域进行采集，实现多个采贝机之间的协同工作，提高采集效率。
[0016]作为进一步的技术方案，采贝机的工作状态包括剩余工作区域、采集速率、剩余工作时间。根据采贝机的剩余工作区域，可在出现闲置采贝机时，将其调度到当前工作区域进行协同工作，提高总体的采集效率。
[0017]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在采贝过程中，各采贝机对所在工作区域内的贝类密度分布进行二次检测，并在任一采贝机完成一次采贝遍历过程后，依据二次检测的贝类密度分布，对完成一次采贝遍历的采贝机进行二次调度。
[0018]由于贝类密度越大，导致采贝机的采集速率越慢，而试摘打点所获取的贝类密度分布与实际的贝类密度分布可能存在差异，导致基于贝类密度聚类的每个工作区域内的采集速率不同，进而使得每个采贝机的工作时间不同。贝类密度较低的区域内的采贝机采集速率快，工作时间短，而贝类密度较高的区域内的采贝机采集速率慢，工作时间长；为了避免采贝机闲置，因此需要对一次遍历采集时间短的采贝机进行二次调度，将其调度到贝类密度较大的区域与原有采贝机协同工作，提高采集效率。
[0019]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：根据采贝机当前所处的位置为每台采贝机分配工作区域时，采贝机当前所处的位置是指完成打点试摘后所处的位置。
[0020]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：利用扫描线多边形填充法将地图信息离散量化，将环境地图按照一定间隔距离离散为独立栅格，以相同的间隔生成连接线，形成数字栅格地图。
[0021]作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在得到多个聚类区后，通过二分凸包找到每个聚类区的外顶点，对于顶点数大于预设值的区域，进行减点，使每个聚类区为易于遍历的近矩形。通过对不规整多边形区域的整形来便于采贝机工作，提高采集效率。
[0022]根据本专利技术说明书的另一方面，提供一种纯电动采贝机多机联合工作系统，用于实现所述的方法，所述系统包括：
[0023]环境建模模块，用于根据采集区域的地形将自然地貌转化为计算机可识别的数字
栅格地图；
[0024]打点试摘模块，用于利用采贝机进行打点试摘，获取整个采集区域的贝类密度分布；
[0025]聚类分配模块，用于基于数字栅格地图，通过bi
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kmeans聚类算法将密度差值在预设范围内的子栅格进行聚类，并根据采贝机的数量将整个采集区域进行区域分配，每个子区域对应一个采贝机的工作区域；
[0026]单机规划模块，用于为每个采贝机进行单独的路径规划，使每个采贝机在对应工作区域内按照规划路径完成采贝。
[0027]上述技术方案中，通过环境建模模块构建整个采集区域的数字栅格地图，便于通过栅格进行基于贝类密度的聚类及基于采贝机数量的区域分配；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，包括：根据采集区域的地形将自然地貌转化为计算机可识别的数字栅格地图；利用采贝机进行打点试摘，获取整个采集区域的贝类密度分布；基于数字栅格地图，通过bi
‑
kmeans聚类算法将密度差值在预设范围内的子栅格进行聚类，并根据采贝机的数量将整个采集区域进行区域分配，每个子区域对应一个采贝机的工作区域；为每个采贝机进行单独的路径规划，使每个采贝机在对应工作区域内按照规划路径完成采贝。2.根据权利要求1所述纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在采贝过程中，获取每个采贝机的工作状态，并根据获取的工作状态判断采贝机是否完成采贝过程；当采贝机完成所在工作区域内的采贝后，根据其他采贝机的工作状态确定是否对当前采贝机重新进行路径规划。3.根据权利要求2所述纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，采贝机的工作状态包括剩余工作区域、采集速率、剩余工作时间。4.根据权利要求3所述纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在采贝过程中，各采贝机对所在工作区域内的贝类密度分布进行二次检测，并在任一采贝机完成一次采贝遍历过程后，依据二次检测的贝类密度分布，对完成一次采贝遍历的采贝机进行二次调度。5.根据权利要求1所述纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据采贝机当前所处的位置为每台采贝机分配工作区域时，采贝机当前所处的位置是指完成打点试摘后所处的位置。6.根据权利要求1所述纯电动采贝机多机联合工作方法，其特征在于，所述方法进一步包括：利用扫描线多边形填充法将地图信息离散量化，将环境地图按照一定间隔距离离散为独立栅格，以相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊勇，何艺凡，赵启轩，魏琪琳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：