[发明专利]一种基于自组织行为的集群机器人图形组建方法

摘要

本发明公开了一种基于自组织行为的集群机器人图形组建方法，该方法包括以下步骤：步骤1：向集群机器人发送路径信息；步骤2：将多个单体机器人排随机列成一个紧密的机器人群体，并初始化4个初始机器人信息；步骤3：根据路径信息、机器人之间传输的信息、状态控制算法和基本行为对单体机器人的运动状态进行控制，实现对群机器人运动和组成图形的控制。该方法能够解决大规划微粒群集机器人的自组织图形生成问题，硬件性能要求低，容易实现；其定位方法具有一定容错性。

主权项

1.一种基于自组织行为的集群机器人图形组建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对集群机器人中各机器人发送待组建的图形位置和形状信息；步骤2：将集群机器人按次序排列在初始位置，并随机初始化4个单体机器人的运动状态以及给每个单体机器人进行ID标识，其中，一个为种子状态，梯度为0，另外三个为终止停止状态，梯度为1，且梯度为1的单体机器人与梯度为0的单体机器人之间的距离小于0.309R；步骤3：集群机器人中各单体机器人之间通过相互传输信息，依据各自不同运动状态和梯度，对各单机器人的下一时刻的运动状态和行进顺序进行自组织的周期性编队控制，完成所需组建的图形；所述集群机器人中各单体机器人之间相互传输信息是指集群机器人中各单体机器人将自身的位置坐标、ID信息、运动状态以及梯度发送给在其通讯半径内的单体机器人，并获取在该通讯半径内与其他机器人之间的距离；单个机器人的运动状态包括起始停止状态、等待状态、行进状态、种子状态、暂停判断状态和终止停止状态；单体机器人梯度是指集群机器人在初始位置时，各单体机器人离处于种子状态的单体机器人的远近程度，距离处于种子状态单体机器人越远的单体机器人的梯度越高；未进行梯度初始化的单体机器人梯度以距离处理种子状态的单体机器人距离由近至远依次按照以下过程确定梯度：将与当前单体机器人距离小于0.309R的单体机器人作为当前单体机器人的邻近单体机器人，将邻近单体机器人中梯度最小的单体机器人的梯度赋值给当前单体机器人，并将当前单体机器人的梯度值加1，完成当前单体机器人的梯度计算；所述起始停止状态是指集群机器人位于初始位置时，所有单体机器人静止不动，除已初始化的四个单体机器人外，其余单体机器人均进行自身梯度计算，完成梯度计算后进入等待状态；所述等待状态为单体机器人从起始停止状态到行进状态之间的一个过渡状态，处于等待状态的单体机器人满足以下任一条件时，进入行进状态：当在通讯半径内的其他单体机器人的梯度全都小于该单体机器人梯度时，进入行进状态；当在通讯半径内该机器人梯度为最大且与其中一个或多个单体机器人的梯度相等，则从中选出ID最大的单体机器人进入行进状态；所述行进状态是指单体机器人处于前行运动过程中；所述种子状态是指处于种子状态的单体机器人不运动，且作为其他行进状态单体机器人停止运动标志物，当处于行进状态的单体机器人与处于种子状态机器人距离小于设定停靠距离时，停止运动；所述暂停判断状态是指处于行进状态机器人运动到与种子状态机器人相距0.309R时进入的状态，用来根据周围机器人的状态判断下一步进入终止停止状态或种子状态；所述终止停止状态是指单体机器人处于终止停止状态时，单体机器人静止不动，向外发送自身位置和状态信息；其中，R为单体机器人半径。