[发明专利]一种基于缓冲维诺图的复杂动态安保环境下多机协同围捕方法

权利要求书

1.一种应用于安保场景下的下多机器人协同围捕方法，其特征在于，包括：

步骤一：确定多个协同机器人，基于每个围捕机器人以及障碍物的位置信息生成各自的缓冲维诺图空间，缓冲维诺图空间作为无障碍物区域；

步骤二：首先对可疑目标划定包围圈，根据围捕机器人的数量在包围圈上生成等角度的围捕点，然后使用分配算法，对这些围捕点给所有围捕机器人进行实时任务分配，进而达成最优的联合围捕策略；

步骤三：根据围捕机器人与周围障碍物的实时距离，设计出一种联合围捕策略；当距离障碍物小于安全阈值时，每个围捕机器人跟踪其自身安全区域内最接近可疑目标的围捕点；在每个围捕机器人的缓冲维诺安全区域内，确定围捕机器人在下一时刻的运动位置是无碰撞的；当距离障碍物大于安全阈值，每个围捕机器人以分配的围捕作为目标点向其位置移动。

2.如权利要求1所述的一种应用于安保场景下多机器人协同围捕方法，其特征在于，步骤一中，在仿真环境中设置障碍物；并在环境中随机生成可疑机器人，以模拟现实环境中特殊情况。

3.如权利要求1所述的一种应用于安保场景下多机器人协同围捕方法，其特征在于，步骤二中，围捕机器人围捕点的选择是当环境中出现需要被围捕的可疑机器人时，根据围捕机器人和可疑机器人数量在可疑目标周围生成能够均匀包围该目标的围捕点。

4.如权利要求1所述的一种应用于安保场景下多机器人协同围捕方法，其特征在于，步骤二中，围捕机器人计算与所有围捕点距离生成距离矩阵，匈牙利算法根据距离矩阵，按照全局距离最短原则，给每个机器人分配不同的目标点。

5.如权利要求1所述的一种应用于安保场景下多机器人协同围捕方法，其特征在于，步骤二中，所述的最优的联合围捕策略实现过程如下：

循环执行以下步骤：①根据所有围捕机器人的位置所有围捕点的位置计算实时距离矩阵；②将距离矩阵中每行元素减去该行元素中的最小值，再让每列元素减去该列元素中的最小值；③找实时距离矩阵中仅有一个“0”元素的行/列，并删去与该“0”同行/列的其他“0”元素，③判断实时距离矩阵中的零元素的个数是否等于矩阵的阶数，若两者相等则分配结束；距离矩阵中0元素对应的行表示围捕机器人的编号，对应的列表示围捕机器人所分配的围捕点编号，若不相等执行④继续分配；④标记距离矩阵没有完成分配任务的围捕机器人所在的行，并且标记该行未分配0元素的围捕点所在的列，对未标记的行和已标记的列画纵、横线；⑤在实时距离矩阵中找到没有画直线覆盖的部分中找到最小元素；对没有画直线的各元素均减去这个最小元素；⑥对实时距离矩阵中画了横线和直线交叉处的各元素都加上这个最小元素；直到实时距离矩阵中零元的个数与矩阵的阶数相等则分配结束；距离矩阵中0元素的行表示围捕机器人的标号，列就是该围捕机器人围捕点编号，即为围捕机器人的最优的联合围捕策略。

6.如权利要求1所述的一种应用于安保场景下多机器人协同围捕方法，其特征在于，步骤三中，围捕机器人根据感知范围内障碍物的距离采取不同围捕策略；当围捕机器人离障碍物较距离小于安全阈值时，每个围捕机器人跟踪其缓冲维诺安全区域内最接近可疑机器人的目标点；目标点靠近障碍物时，此该目标点将沿着障碍物的切线旋转，从而远离障碍物；其围捕机器人也会跟随目标点驶离障碍物从而实现机器人避障要求；当围捕机器人离障碍物距离大于安全阈值时，以分配的围捕点为目标，直接朝该围捕点移动。