【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，具体地说是一种基于磁力的自组织集群机器人系统及控制方法。
技术介绍
1、在传统的集群机器人系统中，对于形态发生的研究多依赖于机器人之间复杂的通信机制和外部控制系统，这在某种程度上限制了机器人在无信号或者弱信号环境中的适应性和灵活性。比如公开号为cn 114935901a中国专利技术专利中公开了一种集群机器人及其控制系统，该机器人控制系统搭载zigbee组网通信模块实现机器人与上位机、机器人与机器人之间的自动组网无线通信，进而实现集中式和分布式的集群控制方法研究，但无信号或者弱信号环境会限制上述通信系统的使用。又如授权公告号为cn116079704b的中国专利技术专利中公开了一种基于鱼眼机器视觉的集群机器人局部定位及通信方法，该方法采用鱼眼摄像头采集集群机器人照片，然后对鱼眼摄像头采集的照片进行像素坐标变换实现畸变校正，并估算照片中的机器人在世界坐标系中的相对位置，最后根据led灯的颜色提取集群机器人的朝向信息， 并解码传递的二进制数据，但无信号或者弱信号环境同样会对该通信方式造成影响。此外机器人系统中个体的物理结构往往是固定的，这也进一步限制了机器人系统的多功能性和任务适用范围。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于磁力的自组织集群机器人系统及控制方法，其各个机器人吸附连接板上的电磁铁组件磁力分布可以通过电磁铁控制板控制并切换，也即形成不同的电磁吸附序列，从而使机器人可以通过自组织移动而不依靠任何外部反馈完成形态转换。
2、本专利技术
3、一种基于磁力的自组织集群机器人系统，包括多个设有构型壳体的机器人，并且各个机器人通过各个构型壳体吸附连接形成不同形状，其中所述构型壳体边缘设有吸附连接板，所述吸附连接板上设有多个电磁铁组件，所述电磁铁组件设有可伸缩的活动杆，所述活动杆前端设有吸附磁铁，所述机器人内部设有电磁铁控制板，并且所述电磁铁组件的活动杆通过所述电磁铁控制板控制伸缩，所述机器人下部设有行走驱动装置。
4、所述电磁铁组件包括活动杆、弹簧和电磁铁框架，其中电磁铁框架内部设有固定磁铁和通电线圈，活动杆后端插入所述电磁铁框架中，并且所述活动杆后端穿过所述通电线圈后通过所述固定磁铁吸附固定，所述活动杆前端设有抵接端块，并且所述抵接端块前端设有吸附磁铁，所述弹簧套装于所述活动杆上，并且所述弹簧一端与所述电磁铁框架外壁相抵，另一端与所述抵接端块后端相抵。
5、所述电磁铁控制板上设有多个正反电压输出控制模块，并且每个正反电压输出控制模块分别与对应电磁铁组件中的通电线圈连接。
6、所述吸附连接板内壁上设有多个卡槽板，并且所述电磁铁框架前端卡装于对应的两个卡槽板之间。
7、所述机器人包括上壳体和下壳体，其中上壳体设于所述构型壳体上侧，并且所述上壳体中设有电磁铁控制板和机器人控制板，所述下壳体设于所述构型壳体下侧，并且所述行走驱动装置安装于所述下壳体上。
8、所述构型壳体上侧设有上滑槽、下侧设有下滑槽，所述上壳体下端外沿设有第一滑板滑动插装于对应侧的上滑槽中，所述下壳体上端外沿设有第二滑板滑动插装于对应侧的下滑槽中。
9、一种基于磁力的自组织集群机器人系统控制方法，包括如下步骤：
10、步骤一：根据一对电磁铁组件的吸附磁力和单个机器人的行走驱动力确定吸附连接板上需要配对动作的电磁铁组件数量；
11、步骤二：根据各个构型壳体的组合形态以及步骤一中确定的单个吸附连接板上需要配对的电磁铁组件数量分别确定各个吸附连接板上的电磁铁组件动作分布状态以形成不同的电磁吸附序列，其中电磁铁组件中的活动杆伸出和缩回形成0、1二进制代码以形成不同的电磁吸附序列；
12、步骤三：各个机器人移动以使各个构型壳体完成构型组合，其中两个机器人的吸附连接板相抵后，如果两个吸附连接板上的电磁铁组件状态分布符合步骤二中确定的电磁吸附序列要求，两个机器人的电磁铁组件吸附磁力总和大于单个机器人的驱动力，两个机器人的构型壳体完成连接，否则两个机器人的电磁铁组件吸附磁力总和小于单个机器人的驱动力，机器人移动脱离并调整路径继续移动，直至所有机器人的构型壳体均完成连接。
13、步骤一中，假设两个机器人每一对配合电磁铁组件的吸附磁力为fn，单个机器人行走驱动力为fq，那么吸附连接板上需要配对的电磁铁组件数量n＞fq/ fn。
14、本专利技术的优点与积极效果为：
15、1、本专利技术各个机器人吸附连接板上的电磁铁组件磁力分布可以通过电磁铁控制板控制并切换，也即形成不同的电磁吸附序列，从而使机器人可以通过自组织移动而不依靠任何外部反馈完成形态转换。
16、2、本专利技术各个吸附连接板上需要配对的电磁铁组件数量根据单个电磁铁组件吸附磁力和单个机器人行走驱动力确定，这样若两个机器人相抵时符合设定的电磁序列要求，其吸附磁力总和大于单个机器人行走驱动力，不会发生脱离，若不符合设定的电磁序列要求，两个机器人吸附磁力总和小于单个机器人行走驱动力，机器人可脱离并继续移动，直至完成构型组合。
17、3、本专利技术通过电磁铁组件中的活动杆伸出和缩回形成0、1二进制代码，进而形成各个吸附连接板上的电磁吸附序列，控制转换简单方便。
18、4、本专利技术机器人的上壳体和下壳体通过滑板滑槽与构型壳体连接，从而方便构型壳体更换，进一步提高了使用灵活性。
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1.一种基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：包括多个设有构型壳体（2）的机器人，并且各个机器人通过各个构型壳体（2）吸附连接形成不同形状，其中所述构型壳体（2）边缘设有吸附连接板（208），所述吸附连接板（208）上设有多个电磁铁组件（202），所述电磁铁组件（202）设有可伸缩的活动杆（2021），所述活动杆（2021）前端设有吸附磁铁，所述机器人内部设有电磁铁控制板（101），并且所述电磁铁组件（202）的活动杆（2021）通过所述电磁铁控制板（101）控制伸缩，所述机器人下部设有行走驱动装置（301）。
2.根据权利要求1所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述电磁铁组件（202）包括活动杆（2021）、弹簧（2022）和电磁铁框架（2023），其中电磁铁框架（2023）内部设有固定磁铁和通电线圈，活动杆（2021）后端插入所述电磁铁框架（2023）中，并且所述活动杆（2021）后端穿过所述通电线圈后通过所述固定磁铁吸附固定，所述活动杆（2021）前端设有抵接端块（20211），并且所述抵接端块（20211）前端设有吸附磁铁，所述弹簧（20
3.根据权利要求2所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述电磁铁控制板（101）上设有多个正反电压输出控制模块，并且每个正反电压输出控制模块分别与对应电磁铁组件（202）中的通电线圈连接。
4.根据权利要求2所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述吸附连接板（208）内壁上设有多个卡槽板（201），并且所述电磁铁框架（2023）前端卡装于对应的两个卡槽板（201）之间。
5.根据权利要求1所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述机器人包括上壳体（1）和下壳体（3），其中上壳体（1）设于所述构型壳体（2）上侧，并且所述上壳体（1）中设有电磁铁控制板（101）和机器人控制板（105），所述下壳体（3）设于所述构型壳体（2）下侧，并且所述行走驱动装置（301）安装于所述下壳体（3）上。
6.根据权利要求5所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述构型壳体（2）上侧设有上滑槽（204）、下侧设有下滑槽（205），所述上壳体（1）下端外沿设有第一滑板滑动插装于对应侧的上滑槽（204）中，所述下壳体（3）上端外沿设有第二滑板滑动插装于对应侧的下滑槽（205）中。
7.一种基于磁力的自组织集群机器人系统控制方法，使用权利要求1所述的机器人系统，其特征在于：包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于磁力的自组织集群机器人系统控制方法，其特征在于：步骤一中，假设两个机器人每一对配合电磁铁组件（202）的吸附磁力为Fn，单个机器人行走驱动力为Fq，那么吸附连接板（208）上需要配对的电磁铁组件（202）数量n＞Fq/ Fn。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：包括多个设有构型壳体（2）的机器人，并且各个机器人通过各个构型壳体（2）吸附连接形成不同形状，其中所述构型壳体（2）边缘设有吸附连接板（208），所述吸附连接板（208）上设有多个电磁铁组件（202），所述电磁铁组件（202）设有可伸缩的活动杆（2021），所述活动杆（2021）前端设有吸附磁铁，所述机器人内部设有电磁铁控制板（101），并且所述电磁铁组件（202）的活动杆（2021）通过所述电磁铁控制板（101）控制伸缩，所述机器人下部设有行走驱动装置（301）。
2.根据权利要求1所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述电磁铁组件（202）包括活动杆（2021）、弹簧（2022）和电磁铁框架（2023），其中电磁铁框架（2023）内部设有固定磁铁和通电线圈，活动杆（2021）后端插入所述电磁铁框架（2023）中，并且所述活动杆（2021）后端穿过所述通电线圈后通过所述固定磁铁吸附固定，所述活动杆（2021）前端设有抵接端块（20211），并且所述抵接端块（20211）前端设有吸附磁铁，所述弹簧（2022）套装于所述活动杆（2021）上，并且所述弹簧（2022）一端与所述电磁铁框架（2023）外壁相抵，另一端与所述抵接端块（20211）后端相抵。
3.根据权利要求2所述的基于磁力的自组织集群机器人系统，其特征在于：所述电磁铁控制板（101）上设有多个正反电压输出控制模块，并且每个正反电压输...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永良，王予，刘连庆，李丽，覃潇扬，潘梦云，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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