机器人集群通信方法和系统与流程

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机器人集群通信方法和系统。

背景技术：

目前，集群机器人中的每个机器人具有无线保真(wirelessfidelity，简称为wifi)通讯功能。机器人之间的通讯可以通过和wifi基站建立直接的连接，将机器人在通讯过程中需要处理的传感数据、信息识别数据上传至服务器，服务器再对传感数据和信息识别数据对机器人进行与学习进化相关的计算。但是，在特定的环境中，比如，当机器人无法和wifi基站建立直接连接，或者机器人的周围没有基站，机器人无法及时将信息传输至服务器。

针对现有技术中在机器人无法进行wifi传输的情况下，不能及时传输信息的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种机器人集群通信方法和系统，以至少解决在机器人无法进行wifi传输的情况下，不能及时传输信息的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人集群通信方法。该机器人集群通信方法包括：获取网络数据库中的记录数据，其中，记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据；通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径；控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

进一步地，记录数据包括位置记录数据和通讯识别记录数据，其中，位置记录数据是用于记录机器人的位置信息的数据，通讯识别记录数据是用于记录机器人在以光通讯方式进行通讯识别时的编码数据。

进一步地，在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，机器人集群通信方法还包括：获取多个机器人的记录更新数据，其中，记录更新数据用于对记录数据进行更新的数据；通过记录更新数据对网络数据库中的记录数据进行更新。

进一步地，通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路 径包括：确定第一节点，其中，第一节点为多个机器人中第一个执行信息传输的机器人；通过记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则；控制第一节点根据除第一节点之外的机器人运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离。

进一步地，除第一节点之外的机器人包括多个机器人，在确定第一节点之后，机器人集群通信方法还包括：根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径；以及将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点。

进一步地，在确定第二节点之后，机器人集群通信方法还包括：通过记录数据确定除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则；控制第二节点根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点和第二节点之外的多个机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第二节点；检测除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长；根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点，且将第二节点和第三节点之间的传输路径确定为第二最佳信息传输路径；以及将信息经由第二节点按照第二最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第三节点。

进一步地，在根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点之后，机器人集群通信方法还包括：将经由第三节点发送至第二节点的接收确认信息发送至第一节点。

进一步地，在确定第二节点包括：分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，其中，信息素值用于表示选择传输路径的偏好程度；通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率；将概率最大的机器人确定为第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。

进一步地，在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，机器人集群通信方法还包括：计算在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量和最佳信息传输路径的总距离；根据耗电量和总距离调整第一最佳信息传输路径的信息素值， 得到第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点。

进一步地，信息素值随着时间按照预设值递减。

进一步地，在通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点之后，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径，其中，控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息包括：控制多个机器人按照更新的最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种机器人集群通信系统。该机器人集群通信系统包括可见光通讯模块，用于获取网络数据库中的记录数据，其中，记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据；数据分析模块，用于通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径；传输模块，用于控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

进一步地，该系统还包括：获取模块，用于在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，获取多个机器人的记录更新数据，其中，记录更新数据用于对记录数据进行更新的数据；以及第一更新模块，用于通过记录更新数据对网络数据库中的记录数据进行更新。

进一步地，该数据分析模块包括：第一确定子模块，用于确定第一节点，其中，第一节点为多个机器人中第一个执行信息传输的机器人；第二确定子模块，用于通过记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则；控制子模块，用于控制第一节点根据除第一节点之外的机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测子模块，用于检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；以及第三确定子模块，用于根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离。

进一步地，该数据分析模块还包括：第四确定子模块，用于在确定第一节点之后，根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径，其中，传输模块还用于将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点。

进一步地，该第二确定子模块还用于在确定第二节点之后，通过记录数据确定除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则；控制子模块还用于控制第二节点根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节 点和第二节点之外的多个机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第二节点；检测子模块还用于检测除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长；第三确定子模块还用于根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离；第四确定子模块还用于根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点，且将第二节点和第三节点之间的传输路径确定为第二最佳信息传输路径；以及传输模块还用于将信息经由第二节点按照第二最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第三节点。

进一步地，该系统还包括发送模块，用于在确定第三节点之后，将经由第三节点发送至第二节点的接收确认信息发送至第一节点。

进一步地，该第四确定子模块包括：获取子模块，用于分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，其中，信息素值用于表示选择传输路径的偏好程度；计算子模块，用于通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率；以及第五确定子模块，用于将概率最大的机器人确定为第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。

进一步地，该系统还包括：计算模块，用于在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，计算在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量和最佳信息传输路径的总距离；调整模块，用于根据耗电量和总距离调整第一最佳信息传输路径的信息素值，得到第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；以及确定模块，用于通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点。

进一步地，该系统还包括第二更新模块，用于在通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点之后，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径，其中，传输模块还用于控制多个机器人按照更新的最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

进一步地，可见光通讯模块还用于发射可见光信息至多个机器人，且接收多个机器人对可见光信息的接收确认信息。

进一步地，可见光通讯模块为led可见光通讯模块。

通过本发明，采用获取网络数据库中的记录数据，记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据；然后通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径；最后控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息，解决了在机器人无法进行wifi传输的情况下， 不能及时传输信息的问题，进而达到了在机器人无法进行wifi传输的情况下及时传输信息的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图3是根据本发明第三实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图4是根据本发明第四实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图5是根据本发明第五实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图6是根据本发明第六实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图7是根据本发明第七实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图8是根据本发明第八实施例的机器人集群通信系统的示意图；

图9是根据本发明实施例的机器人集群通信方法的流程图；以及

图10是根据本发明实施例的蚁群算法示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含 了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种机器人集群通信系统。

图1是根据本发明第一实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图1所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30。

可见光通讯模块10，用于获取网络数据库中的记录数据，其中，记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据。

在机器人集群的可见光网络通讯中，机器人集群中的多个机器人进行通讯，通过可见光通讯产生通讯数据，将通讯数据进行记录，得到记录数据，然后将记录数据存储在网络数据库中。记录数据，也即，进行可见光通讯的机器人所产生的数据交换记录，可选地，在光通讯能够建立的机器人集群中，每个机器人都储存有类似的数据交换记录，数据交换记录称为每个机器人的网络数据库。通过数据交换记录可以检测到周围可见光通讯连接到的其它机器人的空间位置、方向、所发送数据的种类、数据的大小、数据的编码格式以及对数据的解码钥匙等。

通过可见光通讯模块10获取网络数据库中的记录数据。可选地，从网络数据库中获取多个机器人的位置记录数据和通讯识别记录数据。位置记录数据是用于记录机器人的位置信息的数据，比如，机器人活动的位置范围信息、活动的方位信息、具体的定位信息等位置信息的数据；通讯识别记录数据是用于记录机器人在以光通讯方式进行通讯识别时的编码数据，比如，通讯身份识别(identification，简称为id)信息，可见光通讯模块10还可以获取数据的大小、数据的编码格式、数据的解码钥匙等。

可见光通讯模块10还用于发射可见光信息至多个机器人，且接收多个机器人对可见光信息的接收确认信息。可选地，可见光通讯模块10包括接收装置和发射装置。可见光通讯模块10通过发射装置发射的可见光在可见光通讯范围内进行扩散，从而使可见光通讯模块10通过发射装置发射的可见光信息传输至多个机器人。多个机器人在接收到可见光信息之后，对接收到的可见光信息进行确认，得到接收确认信息，且发送接收可见光信息至可见光通讯模块10，可见光通讯模块10通过接收装置接收多个机器人对可见光信息的接收确认信息。可见光通讯模块10可以接收不同频谱的信息，并且将接收到的信息进行过滤，得到可见光通讯模块10在通讯过程中的有效信息，且将有效信息进行保存、编码、记录。

可选地，可见光通讯模块10为(lightemittingdiode，简称为led)可见光通讯模块。led可见光通讯模块通过将光能转化为电能，改进了通讯数据的传输距离和传输 速率，提高了通讯数据在传输时的可靠性。可见光通讯模块10可以安装在机器人的眼部位置，可见光通讯模块10的安装和工作过程不影响机器人的眼部摄像头的安装和工作过程。

可选地，可见光通讯模块10通过电源供电，从而保证了可见光通讯模块10可以长时间不间断地传输信息。

数据分析模块20，用于通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径。

多个机器人在进行可见光通讯时，有多种信息传输路径。在通过可见光通讯模块10获取网络数据库中的记录数据之后，数据分析模块20通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径。

可选地，数据分析模块20通过位置记录数据和通讯识别记录数据确定多个机器人之间进行光通讯的最佳信息传输路径。

数据分析模块20将多个机器人中第一个执行信息传输的机器人确定为最佳信息传输路径的第一节点。数据分析模块20通过记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则，比如，数据分析模块20通过读取网络数据库中记录的位置记录数据和通讯识别记录数据，再根据自身分析，确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则，运动规则包括机器人活动的位置范围和活动时间的运动规则。第一节点通过可见光通讯模块10根据除第一节点之外的机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长，根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离。

可选地，除第一节点之外的机器人包括多个机器人。在确定第一节点之后，数据分析模块20通过记录数据确定除第一节点之外的多个机器人的运动规则，第一节点根据除第一节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的多个机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；根据除第一节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点。可以分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值(pheromonevalue)，信息素值用于表示选择传输路径的程度，也即，表示该信息传输路径的偏好程度，该偏好程度决定每个机器人选 择下一个接收区域的可能性，可以通过计算选择下一个接收区域的概率来确定；通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率；将概率最大的机器人确定为第二节点。在确定第二节点之后，将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。

在根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点之数据分析模块20通过记录数据确定除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则；第二节点根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点和第二节点之外的多个机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第二节点；检测除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长；根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点，可以分别获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，通过第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点和第二节点之外的各个机器人被确定为第三节点的概率；将概率最大的机器人确定为第三节点。在确定第三节点之后，将第二节点和第三节点之间的传输路径确定为第二最佳信息传输路径。

在根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点之后，将经由第三节点发送至第二节点的接收确认信息发送至第一节点，直到信息传输至最终接收信息的机器人对应的节点。

在信息进行一次完整的传递之后，通过数据分析模块20计算在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量和最佳信息传输路径的总距离；根据耗电量和总距离调整第一最佳信息传输路径的信息素值，得到第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点，也即，分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，包括第一节点与第二节点之间的第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为新的第二节点的概率；将概率最大的机器人确定为新的第二节点。

可选地，数据分析模块20根据耗电量和总距离调整第二最佳信息传输路径的信息素值，得到第二最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第二节点和第三节点 之间的传输距离和第二最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点，也即，分别获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，包括第二节点与第三节点之间的第二最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点和第二节点之外的各个机器人被确定为新的第三节点的概率；将概率最大的机器人确定为新的第三节点。

信息素值随着时间按照预设值递减。如果该传输路径传输信息的次数减少，则该传输路径对应的节点被选择的概率也就相应地减少。

在机器人集群中，信息通过传输路径对应的节点传输，数据分析模块20在传输路径上对各个节点的选择方法与选择第一节点和第二节点的方法相同，各个节点之间的传输路径组成以光通讯方式传输信息的最佳信息传输路径，在此不再赘述。

传输模块30，用于控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

传输模块30用于控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息包括将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点。

数据分析模块20控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息包括将信息经由第二节点按照第二最佳信息传输路径以可见光通讯方式传输至第三节点。

在传输模块30控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，获取多个机器人的记录更新数据，记录更新数据用于对记录数据进行更新的数据，比如，记录更新数据为各个节点之间的传输路径的调整之后的信息素值等，通过记录更新数据对网络数据库中的记录数据进行更新，比如，通过各个节点之间的传输路径上的调整之后的信息素值对网络数据库中的位置记录数据进行更新。

在通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点之后，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径。可选地，数据分析模块20通过每两个节点之间的传输路径的调整之后的信息素值重新确定节点，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径。传输模块30控制多个机器人按照更新的最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

可选地，该机器人集群通信系统中包括可见光通讯模块、灵魂模型的数据分析模块、传输网络数据记录库。其中，灵魂模型具有完备的识别、预测、判断、推理和优化决策的学习模块和情感模块。可见光通讯模块为led可见光通讯模块，改进了信息的传输距离和传输速率，增加了信息传输的可靠性，并且能在机器人的眼部安装使用， 对机器人眼部摄像头的位置不造成影响。可见光通讯模块还能够接收和过滤不同频谱的信息，可以有效地对可见光信息进行保存、编码和记录。可见光通讯需要强大的电源支持，保证在较长时间内完成信息不间断地传输。

该实施例通过可见光通讯模块10获取网络数据库中的记录数据，记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据；数据分析模块20通过记录数据确定多个机器人之间进行光通讯的最佳信息传输路径；传输模块30控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息，达到了在机器人无法进行wifi传输的情况下及时传输信息的效果。

图2是根据本发明第二实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图2所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30，获取模块40和第一更新模块50。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30与本发明第一实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

获取模块40，用于在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，获取多个机器人的记录更新数据，其中，记录更新数据用于对记录数据进行更新的数据。

第一更新模块50，用于通过记录更新数据对网络数据库中的记录数据进行更新。

图3是根据本发明第三实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图3所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30，其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30与本发明第一实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

第一确定子模块201，用于确定第一节点，其中，第一节点为多个机器人中第一个执行信息传输的机器人。

第二确定子模块202，用于通过记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则。

控制子模块203，用于控制第一节点根据除第一节点之外的机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点。

检测子模块204，用于检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长。

第三确定子模块205，用于根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离，可选地，当只有两个机器人时，第三确定子模块205根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离为第一最佳信息传输路径。

图4是根据本发明第四实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图4所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30。其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204，第三确定子模块205和第四确定子模块206。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30，第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205与本发明第三实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

第四确定子模块206，用于在确定第一节点之后，根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。

传输模块30还用于将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点。

第二确定子模块202还用于在确定第二节点之后，通过记录数据确定除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则。

控制子模块203还用于控制第二节点根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点和第二节点之外的多个机器人接收可见光信息且发送对可见光信息的接收确认信息至第二节点。

检测子模块204还用于检测除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长。

第三确定子模块205还用于根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离。

第四确定子模块206还用于根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点，且将第二节点和第三节点之间的传输路径确定为 第二最佳信息传输路径。

传输模块30还用于将信息经由第二节点按照第二最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第三节点。

图5是根据本发明第五实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图5所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30和发送模块70。其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204，第三确定子模块205和第四确定子模块206。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30和第四确定子模块206，第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204，第三确定子模块205和第四确定子模块206与本发明第四实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

发送模块70，用于在确定第三节点之后，将经由第三节点发送至第二节点的接收确认信息发送至第一节点。

图6是根据本发明第六实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图6所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30。其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205和第四确定子模块206，其中，第四确定子模块206包括：获取子模块2061，计算子模块2062和第五确定子模块2063。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30，第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204，第三确定子模块205和第四确定子模块206与本发明第四实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

获取子模块2061，用于分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，其中，信息素值用于表示选择传输路径的偏好程度；

计算子模块2062，用于通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率；以及

第五确定子模块2063，用于将概率最大的机器人确定为第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。

图7是根据本发明第七实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图7所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20和传输模块30，计 算模块80，调整模块90和确定模块100。其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205和第四确定子模块206，第四确定子模块206包括：获取子模块2061，计算子2062和第五确定子2063。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30，第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204，第三确定子模块205和第四确定子模块206，获取子模块2061，计算子2062和第五确定子2063与本发明第六实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

计算模块80，用于在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，计算在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量和最佳信息传输路径的总距离。

调整模块90，用于根据耗电量和总距离调整第一最佳信息传输路径的信息素值，得到第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值。

确定模块100，用于通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点。

可选地，该实施例的信息素值随着时间按照预设值递减。

图8是根据本发明第八实施例的机器人集群通信系统的示意图。如图8所示，该机器人集群通信系统包括：可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30和第二更新模块110。其中，数据分析模块20包括：第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205，第四确定子模块206第四确定子模块206包括：获取子模块2061，计算子2062和第五确定子2063。

该实施例的可见光通讯模块10，数据分析模块20，传输模块30和第四确定子模块206，第一确定子模块201，第二确定子模块202，控制子模块203，检测子模块204和第三确定子模块205，获取子模块2061，计算子2062和第五确定子2063与本发明第六实施例的机器人集群通信系统中的作用相同，在此不再赘述。

第二更新模块110，用于在通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点之后，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径，传输模块30还用于控制多个机器人按照更新的最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

本发明还提供了一种机器人集群通信方法。需要说明的是，该机器人集群通信方法可以通过本发明实施例的机器人集群通信系统执行。

图9是根据本发明实施例的机器人集群通信方法。如图9所示，该机器人集群通信方法包括以下步骤：

步骤s901，获取网络数据库中的记录数据。

记录数据为对多个机器人的可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据，获取网络数据库中的记录数据。记录数据，也即，数据交换记录，可选地，每个机器人具有网络数据库。在光通讯能够建立的机器人集群中，每个机器人在进行可见光通讯时都储存有类似的数据交换记录，通过数据交换记录可以检测到周围可见光通讯连接到的其它机器人的空间位置、方向、所发送数据的种类、大小、编码格式、解码钥匙等，这个数据交换记录称为每个机器人的网络数据库。

记录数据包括位置记录数据和通讯识别记录数据，位置记录数据是用于记录机器人的位置信息的数据，通讯识别记录数据是用于记录机器人在以光通讯方式进行通讯识别时的编码数据。可选地，从网络数据库中获取多个机器人的位置记录数据和通讯识别记录数据。位置记录数据是用于记录机器人的位置信息的数据，比如，机器人活动的位置范围信息、活动的方位信息、具体的定位信息等位置信息的数据；通讯识别记录数据是用于记录机器人在以光通讯方式进行通讯识别时的编码数据，比如，通讯id信息。

可选地，当某个机器人处于比较偏远的地区时，无法连接wifi网络，获取网络数据库中的记录数据，根据自身的分析，得到可见光范围内的其他机器人的活动规律，以找到可以稳定传输信息的机器人。

步骤s902，通过记录数据确定多个机器人之间进行光通讯的最佳信息传输路径。

通过位置记录数据和通讯识别记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径。

确定第一节点，可选地，确定事件发生点的机器人为第一节点，第一节点为多个机器人中第一个执行信息传输的机器人；通过记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则；控制第一节点根据除第一节点之外的机器人的运动规则发射可见光信息，其中，除第一节点之外的机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离。

可选地，确定第一节点，第一节点为多个机器人中第一个执行信息传输的机器人，比如，机器人所在环境中有人突发疾病，无法利用wifi网络进行远距离通讯，从而不能传输急救信号，此时，确定事件发生点的机器人为第一节点；通过网络数据库中存储的记录数据确定除第一节点之外的其他机器人的运动规则；控制第一节点根据除第一节点之外的机器人的运动规则发射可见光信息，可以将可见光信息传输至可见光 范围内的机器人。除第一节点之外的机器人在可见光范围内接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；根据除第一节点之外的机器人发送确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的机器人之间的传输距离。

除第一节点之外的机器人包括多个机器人，在确定第一节点之后，通过记录数据确定除第一节点之外的多个机器人的运动规则；控制第一节点根据除第一节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，其中，除第一节点之外的多个机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第一节点的时长；根据除第一节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第一节点的时长确定第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径，将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点。

可选地，除第一节点之外的机器人包括多个机器人，比如，超过2个的机器人。在确定第一节点之后，通过网络数据库中的记录数据确定除第一节点之外的多个机器人的运动规则；控制第一节点根据除第一节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，除第一节点之外的多个机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第一节点；检测除第一节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第一节点的时长，得到多个时长；根据多个时长分别确定第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点，可选地，选择距离第一节点的传输距离最短的机器人对应的节点为第二节点，且将第一节点和第二节点之间的传输路径确定为第一最佳信息传输路径。由第二节点将信息传递下去，直到信息抵达信息接收点，或者，到达区域内的机器人有能力通过远程传递信息。

在根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点之后，通过记录数据确定除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则；控制第二节点根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人的运动规则发射可见光信息，其中，除第一节点和第二节点之外的多个机器人接收可见光信息，且发送对可见光信息的接收确认信息至第二节点；检测除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长；根据除第一节点和第二节点之外的多个机器人发送接收确认信息至第二节点的时长获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离；根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点，且将第二节点和第三节点之间的传输路径确定为第二最佳信息传输路径。

在根据第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第三节点之后，将经由第三节点发送至第二节点的接收确认信息发送至第一节点。也即，最佳信息传输路径上的各个节点将接收确认信息发送反向传递至第一节点。

在根据第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离确定第二节点包括：分别获取第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值，其中，信息素值用于表示选择传输路径的程度；通过第一节点与除第一节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率，可选地，通过以下公式计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率：

其中，p为除第一节点之外的各个机器人被确定为第二节点的概率，a和b为指数参数，两个机器人之间的距离，也即，每两个机器人之间的传输路径对应的距离，两个机器人之间传输路径的信息素值表示选择该两个机器人之间的传输路径的偏好程度。将概率p最大的机器人确定为第二节点。

可选地，分别获取第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离对应的传输路径的信息素值；通过第二节点与除第一节点和第二节点之外的多个机器人之间的传输距离和信息素值计算除第一节点之外的各个机器人被确定为第三节点的概率；将概率最大的机器人确定为第三节点。

可选地，最佳信息传输路径包括多个节点，除第一节点、第二节点、第三节点之外的节点的选择方法与上述方法相同，在此不再赘述。

步骤s903，控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

在通过记录数据确定多个机器人之间进行光通讯的最佳信息传输路径之后，控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息包括：将信息经由第一节点按照第一最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第二节点，将信息经由第二节点按照第二最佳信息传输路径以光通讯方式传输至第三节点。

在控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息之后，计算在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量和最佳信息传输路径的总距离，可选地，在最佳信息传输路径上传输信息的耗电量为传输网络整体的耗电量；根据耗电量和总距离调整第一最佳信息传输路径的信息素值，得到第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点。可选地， 在将信息从事件发生点传输至信息采集点之后，计算在信息传递过程中的耗电量和最佳信息传输路径的总距离，作为fitness函数。可选地，通过以下公式调整网络数据库中参与传输的两个机器人之间信息传输路径上的信息素值：

其中，fitness是耗电量和总距离的函数，原有信息素值可以为第一最佳信息传输路径的信息素值。

可选地，原有信息素值也可以为第二最佳信息传输路径的信息素值，通过此公式根据耗电量和总距离调整第二最佳信息传输路径的信息素值，得到第二最佳信息传输路径的调整之后的信息素值；通过第二最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第三节点。

可选地，最佳信息传输路径包括多段传输路径，除第一节点与第二节点之间的第一最佳信息传输路径、第二节点与第三节点之间的第二最佳信息传输路径之外的节点之间的传输路径的信息素值的调整方法与上述方法相同，在此不再赘述。

信息素值随着时间按照预设值递减。也即，每个节点之间的传输路径的信息素值会随着时间按照预设值递减，如果该传输路径的传输信息的次数少，则该传输路径对应的节点被选中的概率也减少。

在通过第一最佳信息传输路径的调整之后的信息素值重新确定第二节点之后，更新最佳信息传输路径，得到更新的最佳信息传输路径，控制多个机器人按照更新的最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息。

可选地，获取多个机器人的记录更新数据，其中，记录更新数据用于对记录数据进行更新的数据；通过记录更新数据对网络数据库中的记录数据进行更新，直至形成一条稳定的最佳信息传输路径，该最佳信息传输路径的距离总和最短，传输网络整体电量消耗最少。机器人集群按照这样的网络进行可见光信息的传输，从而保证信息传递的稳定性和长期性。

举例而言，该实施例可以通过蚁群算法(antcolonyalgorithm)确定最佳信息传输路径。图10是根据本发明实施例的蚁群算法示意图。如图10所示，在机器人集群中，包括多个机器人，有事件发生点和事件收集点。将事件发生点的机器人确定为第一节点，最后接受信息的机器人为事件收集点。当某个机器人的周围发生一个事件，通过简单的判断，确定该事件无法通过机器人本体来处理，或者该事件有很高的紧急程度，比如，该机器人所在环境中有人类突发疾病，但是无法利用wifi网络发出急救信号。此时，可以通过事件发生点的机器人，也即，通过第一节点将信息传递给可 见光通讯距离范围内的其他机器人，由其将信息通过第一节点传输信息的方法将信息传递给可见光范围内的其他机器人，直至抵达信息接收集点，或者到达区域内有能力进行远程信息传输的机器人。

机器人集群的可见光通讯网络中存储有记录数据，也即，机器人集群的可见光通讯网络中存储有数据交换记录。可选地，每个机器人具有网络数据库，在光通讯能够建立的机器人集群中，每个机器人都储存有类似的数据交换记录，通过数据交换记录可以检测到周围可以光通讯连接到的其它机器人的空间位置、方向、所发送数据的种类、大小、编码格式、解码钥匙等，此数据交换记录称为每个机器人的网络数据库。该可见光通讯网络中的记录数据会实时更新，从而得到各个节点的位置信息和通讯识别信息(id)。当某个机器人处于比较偏远的地区，无法连入无线通讯网络时，该机器人会读取可见光通讯网络过去的更新的记录数据，根据自身的分析，得到可见光通讯范围内的其它机器人的活动规律，从而确定信息发送的方向，且确定可以稳定传输信息的时间段和信息接收的位置。机器人朝分析出的方向发射可见光信息，可见光信息在可见光范围内进行扩散，同时在可见光范围内的多个机器人接收可见光信息，并返回接收确认信息至上次发送可见光的机器人。机器人根据返回的接收确认信息的时间分析传输距离，确定传输信息的下一个节点，并且将接收确认信息反向传递给第一次传输信息的机器人，直至信息传递到信息收集点。在信息传递的传输路径上加入信息素值，该信息素值表示该信息传递路线的偏好程度。

当信息由事件发生点传输至信息收集点之后，计算信息在传输路径上的耗电量和总距离，调整网络中参与传输的两个机器人之间在信息传输路径上附加的信息素值。

信息传输路径上的信息素值会随着时间定值递减，如果该传输路径传输信息的次数减少，该传输路径被选中的概率相应减少。

通过上述选择第一节点和传输信息的下一节点的方法不断进行迭代，直至最终确定最佳信息传输路径。

该蚁群学习算法在机器人可见光通讯网络中运行，每个机器人本体只依照自己的传输和处理模式对信息进行计算分析，因此，每个机器人本体都只运行了算法中的一部分。最佳信息传输路径的形成是每个机器人本体选择了最优化的下个节点而综合形成的。该方法能够快速有效地使信息在一定数量机器人之间传递，在试错中形成最短最省电的传递路线。在该过程中，需要选择最优化的传输路径能够保证信息及时地传输和群体的能耗最小，使得在特定情况下，该最佳信息传输路径距离总和最短，传输网络整体电量消耗最少，从而保证了信息传输的稳定性和长期性。

该实施例通过获取网络数据库中的记录数据，其中，记录数据为对多个机器人的 可见光通讯进行记录的数据，网络数据库用于存储记录数据；通过记录数据确定多个机器人之间进行可见光通讯的最佳信息传输路径；控制多个机器人按照最佳信息传输路径以光通讯方式传输信息，达到了在机器人无法进行wifi传输的情况下及时传输信息的效果。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例还提供了一种机器人集群通信装置。需要说明的是，该机器人集群通信装置可以用于执行本发明实施例的机器人集群通信方法。

本发明实施例通过可见光通讯的网络结构替代了机器人依赖无线传输的技术。可以通过蚁群算法的快速迭代进化的优点和快速聚合最优解的优点将远距离的可见光通讯通过机器人集群高效地、持续地传输。该方法的通讯降低了对机器人本体的要求，比如，机器人的远程无线电通讯能力，或者远距离发射无线通讯信号的能力。

本发明实施例的机器人可以为智能探索类机器人、智能家居机器人、宠物机器人，军用侦查型机器人，应用于野外探索、灾难救助、军事侦查等领域。比如，在家居中，如果存在多个机器人，多个机器人能够互相快速传递信息，通过远程协同完成任务，比如，通过在不同房间的机器人搜索丢失遗忘的物体，从而减少机器人集群的肢体移动的损耗。

本发明实施例通过使用可见光短距通信的方法，在优化无线传输路线和人工智能的群智慧(swarmintelligence)研究中，集群的位置配置和信息传递路线的优化能够使信息以最快速度传递到制定地点。机器人集群中的每个个体配置有简单的传递接收装置，通过互相传递信息，使用短距离的通信手段使信息达到长距离的传输，达到了在机器人无法进行wifi传输的情况下及时传输信息的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。