本申請涉及機器人控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機器人及其運動控制方法、裝置和機器人集群運動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前輪式機器人在餐廳、商場和寫字樓里的應(yīng)用越來越廣泛，這些機器人涵蓋了清掃、遞送、迎賓等眾多服務(wù)功能，例如一個寫字樓里通常會部署多臺機器人同時進行多種不同類型的任務(wù)，隨著同一個應(yīng)用場景下部署的機器人數(shù)量的上升，機器人之間往往會產(chǎn)生擁堵的現(xiàn)象，這是由于每個機器人的目標(biāo)都是優(yōu)先完成自身的任務(wù)，當(dāng)多個機器人相遇時，會將其他機器人當(dāng)作是障礙物，從而去尋找空間繞開其他機器人，與此同時，其他機器人也在做相同的動作，這時擁堵就會產(chǎn)生，并且隨著擁堵的時間越來越長，在這里擁堵的機器人也會越來越多。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N機器人及其運動控制方法、裝置和機器人集群運動系統(tǒng)，可以解決多機器人運動的擁堵問題。

2、第一方面，本申請的實施例提供一種機器人運動控制方法，包括：

3、響應(yīng)任務(wù)指令，以獲取機器人自身的當(dāng)前狀態(tài)和外部障礙物信息；

4、基于所述障礙物信息，規(guī)劃該機器人從所述當(dāng)前狀態(tài)到達所述任務(wù)指令中指示的目標(biāo)狀態(tài)的安全路徑；

5、將所述障礙物信息矢量化，以構(gòu)建沿所述安全路徑的靜態(tài)安全空間；

6、基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化得到該機器人的運動軌跡，所述目標(biāo)函數(shù)包括基于所述安全路徑、所述靜態(tài)安全空間和接收的集群網(wǎng)絡(luò)中其他機器人的軌跡信息構(gòu)建的約束條件；

7、根據(jù)所述運動軌跡控制該機器人執(zhí)行目標(biāo)運動，以及將所述運動軌跡廣播到所述集群網(wǎng)絡(luò)中。

8、第二方面，本申請的實施例還提供一種機器人運動控制裝置，包括：

9、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于響應(yīng)任務(wù)指令，以獲取機器人自身的當(dāng)前狀態(tài)和外部障礙物信息；

10、路徑規(guī)劃模塊，用于基于所述障礙物信息，規(guī)劃該機器人從所述當(dāng)前狀態(tài)到達所述任務(wù)指令中指示的目標(biāo)狀態(tài)的安全路徑；

11、矢量處理模塊，用于將所述障礙物信息矢量化，以構(gòu)建沿所述安全路徑的靜態(tài)安全空間；

12、路徑優(yōu)化模塊，用于基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化得到該機器人的運動軌跡，所述目標(biāo)函數(shù)包括基于所述安全路徑、所述靜態(tài)安全空間和接收的集群網(wǎng)絡(luò)中其他機器人的軌跡信息構(gòu)建的約束條件；

13、運動控制模塊，用于根據(jù)所述運動軌跡控制該機器人執(zhí)行目標(biāo)運動，以及將所述運動軌跡廣播到所述集群網(wǎng)絡(luò)中。

14、第三方面，本申請的實施例還提供一種機器人集群運動系統(tǒng)，包括：若干個機器人，各個所述機器人之間通過廣播協(xié)議形成集群網(wǎng)絡(luò)；

15、每個所述機器人分別用于接收集群網(wǎng)絡(luò)中其他機器人的實時軌跡信息，并執(zhí)行所述的機器人運動控制方法生成自身運動軌跡以控制機器人執(zhí)行自身目標(biāo)運動，并將所述自身運動軌跡廣播到集群網(wǎng)絡(luò)中。

16、第四方面，本申請的實施例還提供一種機器人，所述機器人包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序以實施所述的機器人運動控制方法。

17、第五方面，本申請的實施例還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被執(zhí)行時，實施所述的機器人運動控制方法。

18、本申請的實施例具有如下優(yōu)點：

19、本申請?zhí)岢龅臋C器人運動控制方法采用去中心化的通信框架，通過讓每個機器人響應(yīng)任務(wù)指令以獲取機器人自身的當(dāng)前狀態(tài)和外部障礙物信息；基于障礙物信息，規(guī)劃從當(dāng)前狀態(tài)到達目標(biāo)狀態(tài)的安全路徑；將障礙物信息矢量化以構(gòu)建沿安全路徑的靜態(tài)安全空間；然后基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化得到該機器人的運動軌跡，目標(biāo)函數(shù)包括基于安全路徑、靜態(tài)安全空間和接收的集群網(wǎng)絡(luò)中其他機器人的軌跡信息構(gòu)建的約束條件；根據(jù)運動軌跡控制該機器人執(zhí)行目標(biāo)運動，以及將運動軌跡廣播到集群網(wǎng)絡(luò)中，以供其他機器人用于運動軌跡的生成，本申請的方法可以實現(xiàn)多個機器人在一個區(qū)域內(nèi)高效運動并且彼此不發(fā)生碰撞或堵塞等。

技術(shù)特征：

1.一種機器人運動控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述基于所述障礙物信息，規(guī)劃該機器人從所述當(dāng)前狀態(tài)到達所述任務(wù)指令中指示的目標(biāo)狀態(tài)的安全路徑，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人運動控制方法，其特征在于，該機器人構(gòu)型為輪式機器人，所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程基于該輪式機器人的所述運動學(xué)狀態(tài)參量與所述控制量構(gòu)建得到；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述障礙物信息包括各障礙物在該機器人所在環(huán)境地圖中的占據(jù)位置信息；所述將所述障礙物信息矢量化，以構(gòu)建沿所述安全路徑的靜態(tài)安全空間，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述將所述障礙物信息矢量化，之前還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化得到該機器人的運動軌跡，之前還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述運動軌跡的運行效率包括整個運動軌跡的最大運行時間和控制該機器人沿著所述運動軌跡運行所需的能量；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)的所述約束條件包括與軌跡平滑性相關(guān)的第一約束項和與運動安全性相關(guān)的第二約束項；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述該機器人任意時刻位于所述靜態(tài)安全空間內(nèi)的約束項構(gòu)建，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機器人運動控制方法，其特征在于，所述根據(jù)其他機器人的所述軌跡信息在任意時刻滿足機器人之間的最小安全距離的約束項構(gòu)建，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機器人運動控制方法，其特征在于，通過計算所述第一多邊形與所述第二多邊形的邊與頂點之間的距離集合，并從所述距離集合中選取最大值，以作為獲取的兩個機器人之間的最小距離。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機器人運動控制方法，其特征在于，該機器人自身的所述運動學(xué)參數(shù)約束包括：任意時刻下的速度、加速度和/或曲率均不超過該機器人對應(yīng)參數(shù)的上限值。

13.一種機器人運動控制裝置，其特征在于，包括：

14.一種機器人集群運動系統(tǒng)，其特征在于，包括：若干個機器人，各個所述機器人之間通過廣播協(xié)議形成集群網(wǎng)絡(luò)；

15.一種機器人，其特征在于，所述機器人包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序以實施權(quán)利要求1-12中任一項所述的機器人運動控制方法。

16.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被執(zhí)行時，實施根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的機器人運動控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及機器人集群控制領(lǐng)域，公開一種機器人及其運動控制方法、裝置和機器人集群運動系統(tǒng)，該控制方法包括：響應(yīng)任務(wù)指令，以獲取機器人自身的當(dāng)前狀態(tài)和外部障礙物信息；基于障礙物信息，規(guī)劃該機器人從當(dāng)前狀態(tài)到達任務(wù)指令中指示的目標(biāo)狀態(tài)的安全路徑；將障礙物信息矢量化，以構(gòu)建沿安全路徑的靜態(tài)安全空間；基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化得到該機器人的運動軌跡，目標(biāo)函數(shù)包括基于安全路徑、靜態(tài)安全空間和接收的集群網(wǎng)絡(luò)中其他機器人的軌跡信息構(gòu)建的約束條件；根據(jù)運動軌跡控制該機器人執(zhí)行目標(biāo)運動，以及將運動軌跡廣播到集群網(wǎng)絡(luò)中。該方法可以有效解決多機器人運動的擁堵及碰撞問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周心其,龍有煉,戴垂華,李選聰
受保護的技術(shù)使用者：深圳市優(yōu)必行科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8