基于引力源的多机器人协同搬运船舱货物方法与流程

本发明涉及的是一种机器人控制领域的技术，具体是一种基于引力源的多机器人协同搬运船舱货物方法。
背景技术：
：目前，船舱中货物的装卸和搬运工作一般都是由人工叉车来完成。船舱中的工作环境恶劣，搬运工作枯燥、繁重且从复，致使搬运效率较低。利用机器人来搬运船舱中的货物，则利于提高工作效率，但其搬运轨迹复杂影响了效率。技术实现要素：本发明针对现有技术多采用激光测距仪与里程计进行定位，设备成本较高；其导航算法中存在大量的滤波与数据拟合，计算量较大；频繁使用栅格地图构建环境则导致精度较低等缺陷，提出一种基于引力源的多机器人协同搬运船舱货物方法。本发明是通过以下技术方案实现的：本发明通过建立船舱的二维地图，设置机器人各自从初始的特定点出发，沿规划路径移动并探测货物；当任一机器人探测到货物后以货物为引力源，设置所有机器人向着货物位置移动；当机器人完成装载货物后，设置机器人以中央区域作为引力源，并向其移动，并在达到中央区域完成卸载货物后返回特定点；重新进行探测货物过程直至所有货物搬运结束。所述的二维地图是以中央区域作为中心将整个船舱平面划分为四块区域的二维平面地图。所述的特定点为每块区域中距离中央区域中心最远处。所述的规划路径为按照牛耕法和人工势场法规划出的往复运动路径。所述的机器人为四个AGV(AutomatedGuidedVehicle)小车，分别位于二维地图的四块区域中。所述的机器人配有超声传感器。所述的机器人以自身为中心形成一个用于探测的超声环，超声环为以机器人为圆心的被等分为16个扇形的圆。所述的机器人向着中央区域移动过程中，将其它货物作为斥力源加以规避。技术效果与现有技术相比，本发明使用超声传感器探测环境信息，成本低廉，针对船舱环境构建特定的几何特征地图，不需要复杂的算法实时匹配，通过四个机器人协同避碰搬运的方法，工作效率更高。附图说明图1为本发明流程图；图2为船舱的二维地图；图3为规划路径示意图；图4为超声环示意图；图5为货物搬运过程示意图。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例中通过以下步骤实现：1)如图2所示，建立船舱二维地图，设定四个机器人初始的特定点。所述的是根据船舱环境几何特征，将环境分为中央区域和四周待覆盖区域，并将待覆盖区域划分为四块区域的二维平面地图。二维平面地图大小为40×40单位面积。机器人每单位运动距离为一个单位长度，待搬运的货物为1×1单位面积。所述的机器人为四个AGV(AutomatedGuidedVehicle)小车，分别位于二维地图的四块区域中。每个机器人在二维地图中的半径长度为0.5单位长度。二维地图中的四块区域与直角坐标平面相类似，分别为第一象限、第二象限、第三象限以及第四象限。所述的特定点为每块区域中距离中央区域中心最远处。如图3所示，所述的规划路径为结合牛耕法和人工势场法提出的一种适合于船舱搬运的路径规划算法，即采用往复的运动策略来实现全覆盖，采用通过模拟物理力场的方式来实现机器人的检测货物和避碰。如图4所示，所述的AGV小车配有超声传感器。AGV小车以自身为中心形成一个用于探测的超声环，超声环为以机器人为圆心的被等分为16个扇形的圆，其半径为超声传感器的有效探测范围。AGV小车通超声传感器来探测周围物体，当检测到货物时，触发多个传感器，根据这些传感器发回的信息确定货物的位置，并做出机器人下一步运动的决策。2)如图5所示，AGV小车从特定点出发，沿规划路径移动，探测货物。3)探测到货物后以货物为引力源，AGV小车向着引力源移动。所述的机器人首先按照预设规划路径移动，此时机器人空载，如果在超声环内存在待搬运货物，则将其视为模拟力场的引力源，引力的大小随机器人与目标点之间距离减小而减小。定义引力势场式中：k为大于零的引力场常量，Xg为目标点位置。引力势场的负梯度即为引力的大小，Fa(X)＝-grad(Ua(X))＝k(Xg-X)。4)AGV小车装载货物，并向着作为引力源的中央区域移动。所述的AGV小车向着中央区域移动过程中，将其它货物作为斥力源加以规避。超声环内存在待运货物或其他障碍物，则将其视为模拟力场的斥力源，排斥力的大小随机器人与障碍物或待运货物之间距离减小而增大。斥力势场其中：m为大于零的斥力场常量，Xo为障碍物位置，ρ为机器人的探测范围。斥力即为斥力势场的负梯度Fr(X)=-grad(Ur(X))=m(1X-Xo-1ρ)1(X-Xo)2∂(X-Xo)∂X0.]]>机器人运动方向就是排斥力与引力的合力方向，即F(X)＝Fa(X)+Fr(X)的方向。5)AGV小车在中央区域卸载货物后返回特定点。6)若货物全部装载完毕则结束，否则回到步骤1)。与现有技术相比，本发明利用多机器人协同搬运减少了人力，实现了高效的搬运货物，且系统不需要进行繁杂的数据处理，从而提高了船舱中货物的搬运效率，减少了成本。相较于目前船舱搬运货物采用较多的人工叉车搬运方法，在完成同等的搬运工作下，成本为原来的三分之一以下。当前第1页1 2 3