[发明专利]基于领航者切换的多机器人编队续航方法

权利要求书

1.一种基于领航者切换的多机器人编队续航方法，包括：

步骤A：多个机器人形成编队并与地面基站建立通信，所述编队中包括一个领航者机器人和多个跟随者机器人；

步骤B：判断当前编队的领航者机器人的电量是否满足所要完成领航者切换任务的最低电量要求，如果不满足则结束编队任务，如果满足则继续执行；

步骤C：每个机器人基于当前的电量根据性能函数实时更新电量信息；

步骤D：每个跟随机器人将更新的性能函数传送至领航者机器人；

步骤E：领航者机器人自获得跟随者机器人传送的性能函数中选择最优信息，判断提供最优信息的跟随者机器人的性能函数是否满足阈值条件，不满足阈值条件返回步骤B，满足阈值条件则选择提供最优信息的跟随者机器人作为待替换的领航者机器人；

步骤F：进行领航者机器人的替换；所述步骤F包括：

步骤F1：在领航者机器人的位置和用于替换领航者机器人的跟随者机器人的位置，创建一个虚拟领航者和虚拟跟随者；

步骤F2：虚拟领航者/虚拟跟随者按照被创建时领航者机器人/跟随者机器人的速度和姿态信息向相邻跟随者机器人发送信息，被替换领航者机器人运动目标为虚拟跟随者所在位置；

步骤F3：选择的下一领航者机器人的目标位置为虚拟领航者所在位置。

2.根据权利要求1所述的多机器人编队续航方法，其中，步骤A中形成编队的多个机器人，领航者机器人作为根节点，跟随者机器人依次作为领航者机器人的子节点，作为子节点的跟随者机器人同时还作为其相邻子节点的父节点；通信在相邻节点间进行。

3.根据权利要求1所述的多机器人编队续航方法，其中，所述步骤A中还包括：在编队移动过程中，每个机器人通过定位系统获取自己的位置信息，并通过通信获取相邻机器人的信息；进行一致性计算保证编队稳定，所述一致性计算如下：

r_i＝(x_i，y_i，θ_i)

其中，r_i为编队中机器人i的当前位置；为编队中机器人i的当前速度；r_i^d为编队中机器人i相对于参考系的目标位置；为编队中机器人i的期望速度；α_i为比例系数；a_ij为邻接矩阵系数，当j-＞i时，a_ij＞0，否则a_ij＝0。

4.根据权利要求1所述的多机器人编队续航方法，其中，所述步骤C包括：

子步骤C1：计算领航者机器人的电量消耗为Vol(0)＝Vol(0)-αt

其中，α为比例系数；

子步骤C2：根据子步骤C1提供的领航者机器人的电量消耗，计算跟随者机器人的电量消耗为Vol(i)＝Vol(i)-αβt

其中0＜β＜1，代表跟随者机器人与领航者机器人的耗电比；

子步骤C3：基于子步骤C1和子步骤C2，根据性能函数更新电量信息，性能函数为：

其中，v_i表示第i个跟随者机器人的移动速度，dist(0，i)表示第i个跟随者机器人与当前领航者机器人的欧式距离，obst(0，i)是指从第i个跟随者机器人移动到领航者机器人所预估的避障代价；γ为比例系数。

5.根据权利要求1所述的多机器人编队续航方法，其中，所述步骤D包括：

子步骤D1：作为子节点的跟随者机器人将各自的性能函数数据传送至与其相邻的作为父节点的跟随者机器人；

子步骤D2：所述子步骤D1中作为父节点的跟随者机器人将收集到的性能函数数据和自身性能函数数据进行比较；

子步骤D3：根据执行目标定义最优值，记录最优值并顺次向相邻的父节点跟随者机器人传送，直至将数据传送至领航者机器人为止。

6.根据权利要求1所述的多机器人编队续航方法，其中，所述步骤E中的所述阈值条件为：

f(0)＜λ*max*(f(i))，i＝1，2，...，n

其中，f(0)为领航者机器人的性能函数；max*(f(i))为跟随者机器人中性能函数的最优值；λ为系数。