用于多机器人相互避让的调度方法、装置及服务器与流程

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种用于多机器人相互避让的调度方法、装置及服务器。

背景技术：

同地图下部署多个机器人的场景越来越多，但是相关技术中多个机器人之间存在如下所述三大问题：

1.单纯依靠传感器避让存在一系列不安全性：一是如果在两个机器人都单纯依靠激光避障的情况下，如果激光高度一致，则两个机器人之间互相不可见，必然会发生碰撞；二是在机器人互相能通过传感器探测到彼此时，如果两个机器人高速相向而行，则由于反应延时两个机器人仍有很大可能性发生碰撞，或者靠的太近不能移动。

2.通过局域网或远程服务器共享彼此位置存在问题：一是如果只共享位置，两个机器人独立规划路径，则由于缺少协商会进入无限相互避让的状态；二是如果在共享位置的基础上增加路径规划靠右行的规则，在窄通道中由于不能错车会进入死锁状态，在转弯处由于对方行为难以预测，有很大可能发生碰撞。

3.在机器人数量多于两个的场景下，发生碰撞的概率成指数增长。

因此为了更好的保障多个机器人在同一场景下运行的安全性和通行性，需要综合局部避让和全局调度。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种用于多机器人相互避让的调度方法、装置及服务器，以解决相关技术中存在的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于多机器人相互避让的调度方法、装置及服务器。

根据本申请的用于多机器人相互避让的调度方法，应用于机器人端，包括：

确定并上传当前自身的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

接收当前地图下其他机器人的第二状态信息；

根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

接收云端服务器下发的根据全局调度信息生成的虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与其他机器人之间进行避让。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；包括：

预设两个机器人间的最小距离阈值；

根据所述第一状态信息以及第二状态信息确定：第一距离信息、第一时间信息和第二距离信息；其中，所述第一距离信息为两个机器人在未来相距的最短距离，所述第一时间信息为从现在到两个机器人距离最近的时间，所述第二距离信息为其他机器人经过自身正前方时相距的距离；

根据所述第二距离信息确定优先通过信息；其中，当所述第二距离信息为正值时需进行避让，当所述第二距离信息为负值时优先通过；

将所述第一距离信息与所述最小距离阈值进行比对，并得到比对结果；

根据所述比对结果确定减速信息；

根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息，还包括：

根据速度空间剪切以及右行规则对第一状态信息中的路径信息进行调整得到调整路径信息；

根据所述优先通过信息、减速信息以及调整路径信息得到所述局部避让信息。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种用于多机器人相互避让的调度装置。

根据本申请的用于多机器人相互避让的调度装置包括：

状态确定单元，用于确定并上传当前自身的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

接收单元，用于接收当前地图下其他机器人的第二状态信息；

局部避让单元，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

虚拟障碍物信息接收单元，用于接收云端服务器下发的根据全局调度信息生成的虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

避让执行单元，用于根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与其他机器人之间进行避让。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度装置，所述局部避让单元；包括：

最小距离阈值模块，用于预设两个机器人间的最小距离阈值；

信息确定模块，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息确定：第一距离信息、第一时间信息和第二距离信息；其中，所述第一距离信息为两个机器人在未来相距的最短距离，所述第一时间信息为从现在到两个机器人距离最近的时间，所述第二距离信息为其他机器人经过自身正前方时相距的距离；

优先信息确定模块，用于根据所述第二距离信息确定优先通过信息；其中，当所述第二距离信息为正值时需进行避让，当所述第二距离信息为负值时优先通过；

比对模块，用于将所述第一距离信息与所述最小距离阈值进行比对，并得到比对结果；

减速信息确定模块，用于根据所述比对结果确定减速信息；

局部避让模块，用于根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种用于多机器人相互避让的调度方法，应用于服务器端。

根据本申请的用于多机器人相互避让的调度方法包括：

接收并确定第一机器人上传的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

将第二机器人上传的第二状态信息转发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

将所述虚拟障碍物信息下发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与第二机器人之间进行避让。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息，包括：

确定所述第一机器人与所述第二机器人之间的优先通过信息；

根据所述第一状态信息和第二状态信息计算得到预计碰撞位置信息；

根据所述第一状态信息、第二状态信息以及优先通过信息，分别生成所述第一机器人与所述第二机器人的评价值数据；

监听所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息，并在所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息显示到达所述预计碰撞位置信息时，将所述虚拟障碍物信息下发至所述评价值数据较低的机器人。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，还包括：

确定所有虚拟障碍物信息的执行机器人以及受益机器人；其中所述执行机器人为接收所述虚拟障碍物信息的机器人，所述受益机器人为根据所述虚拟障碍物信息而优先通过的机器人；

根据各机器人的权值建立无向图，之后进行遍历环检测，当检测到环时，删除离云虚拟障碍物最近的被害人的障碍物，恢复其移动能力，从而解锁。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种用于多机器人相互避让的调度服务器。

根据本申请的用于多机器人相互避让的调度服务器包括：

状态信息接收单元，用于接收并确定第一机器人上传的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

转发单元，用于将第二机器人上传的第二状态信息转发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

虚拟障碍物生成单元，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

下发单元，用于将所述虚拟障碍物信息下发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与第二机器人之间进行避让。

进一步的，如前述的用于多机器人相互避让的调度服务器，所述虚拟障碍物生成单元，包括：

优先通过模块，用于确定所述第一机器人与所述第二机器人之间的优先通过信息；

碰撞位置确定模块，用于根据所述第一状态信息和第二状态信息计算得到预计碰撞位置信息；

评价值确定模块，用于根据所述第一状态信息、第二状态信息以及优先通过信息，分别生成所述第一机器人与所述第二机器人的评价值数据；

监听及下发模块，用于监听所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息，并在所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息显示到达所述预计碰撞位置信息时，将所述虚拟障碍物信息下发至所述评价值数据较低的机器人。

在本申请实施例中，采用根据局部避让策略和全局避让策略的方式，通过确定并上传当前自身的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；接收当前地图下其他机器人的第二状态信息；根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；接收云端服务器下发的根据全局调度信息生成的虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与其他机器人之间进行避让。达到了有效地将局部避让和全局调度策略进行有效的统一的目的，从而实现了更好的保障多个机器人在同一场景下运行的安全性和通行性，防止多个机器人之间相互发生碰撞等问题的技术效果，进而解决了由于相关技术中造成的当同一场景或环境中机器人数量多于两个情况时，发生碰撞的概率成指数增长的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种应用于机器人端的用于多机器人相互避让的调度方法的实施例的流程示意图；

图2是如图1所示步骤s13的一种实施例的方法流程示意图；

图3是根据本申请一种实施例的应用于机器人端的用于多机器人相互避让的调度装置的功能模块连接示意图；

图4是如图3所示局部避让单元的一种实施例的模块连接示意图；

图5是根据本申请一种应用于服务器端的用于多机器人相互避让的调度方法的实施例的流程示意图；

图6是如图5所示步骤s23的一种实施例的方法流程示意图；

图7是根据本申请一种实施例的应用于服务器端的用于多机器人相互避让的调度装置的功能模块连接示意图；以及

图8是根据本申请一种实施例的机器人碰撞判断方法示意图。

具体实施方式

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。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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申请。

如图1所示，根据本申请的一个实施例，提供一种用于多机器人相互避让的调度方法，应用于机器人端，该方法包括如下的步骤s11至步骤s15：

s11.确定并上传当前自身的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

s12.接收当前地图下其他机器人的第二状态信息；

s13.根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

s14.接收云端服务器下发的根据全局调度信息生成的虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

s15.根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与其他机器人之间进行避让。

如图2所示，在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述步骤s13根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；包括：

s131.预设两个机器人间的最小距离阈值；具体的，所述最小距离阈值是通过计算两个机器人相对速度，两个机器人的距离除以相对速度得到交汇时间，最小交汇时间通过参数配置，此参数是多次实验得到的一个较好的值；

s132.根据所述第一状态信息以及第二状态信息确定：第一距离信息、第一时间信息和第二距离信息；其中，所述第一距离信息为两个机器人在未来相距的最短距离，所述第一时间信息为从现在到两个机器人距离最近的时间，所述第二距离信息为其他机器人经过自身正前方时相距的距离；

s133.根据所述第二距离信息确定优先通过信息；其中，当所述第二距离信息为正值时需进行避让，当所述第二距离信息为负值时优先通过；具体的，如图8所示，当存在机器人r1和r2分别按照v1和v2速度向前行进，其中dca代表机器人r2在未来离r1的最短距离，tca代表从现在到两个机器人距离最近的时间，ba代表r2经过r1正前方时离r1的距离。本发明采用dca、tca、ba来评价两个机器人移动危险度，根据dca和tca进行减速判断，当机器人进入减速阈值后同时开始减速；根据ba来进行避让，ba值为负值的机器人具有优先通过权。

s134.将所述第一距离信息与所述最小距离阈值进行比对，并得到比对结果；

s134.根据所述比对结果确定减速信息；

s136.根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息。

在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息，还包括：

根据速度空间剪切以及右行规则对第一状态信息中的路径信息进行调整得到调整路径信息；

具体实现方案可以为：1.根据上面的信息，判断是否已经进入减速逻辑；2.当开始减速后，将机器人前方5米道路的左半部分区域标记为不可通行；3.之后生成的路径就会处于道路的右半区域，满足右行要求；

根据所述优先通过信息、减速信息以及调整路径信息得到所述局部避让信息。

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。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述用于多机器人相互避让的调度方法的用于多机器人相互避让的调度装置，如图3所示，该装置包括：

状态确定单元11，用于确定并上传当前自身的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

接收单元12，用于接收当前地图下其他机器人的第二状态信息；

局部避让单元13，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

虚拟障碍物信息接收单元14，用于接收云端服务器下发的根据全局调度信息生成的虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

避让执行单元15，用于根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与其他机器人之间进行避让。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

如图4所示，在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度装置，所述局部避让单元13；包括：

最小距离阈值模块131，用于预设两个机器人间的最小距离阈值；

信息确定模块132，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息确定：第一距离信息、第一时间信息和第二距离信息；其中，所述第一距离信息为两个机器人在未来相距的最短距离，所述第一时间信息为从现在到两个机器人距离最近的时间，所述第二距离信息为其他机器人经过自身正前方时相距的距离；

优先信息确定模块133，用于根据所述第二距离信息确定优先通过信息；其中，当所述第二距离信息为正值时需进行避让，当所述第二距离信息为负值时优先通过；

比对模块134，用于将所述第一距离信息与所述最小距离阈值进行比对，并得到比对结果；

减速信息确定模块135，用于根据所述比对结果确定减速信息；

局部避让模块136，用于根据所述优先通过信息以及减速信息得到所述局部避让信息。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

如图5所示，根据本申请的又一实施例，还提供一种用于多机器人相互避让的调度方法，应用于服务器端，包括如下所述步骤s21至s24：

s21.接收并确定第一机器人上传的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

s22.将第二机器人上传的第二状态信息转发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

s23.根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

s24.将所述虚拟障碍物信息下发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与第二机器人之间进行避让。

如图6所示，在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述步骤s23根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息，包括：

s231.确定所述第一机器人与所述第二机器人之间的优先通过信息；

s232.根据所述第一状态信息和第二状态信息计算得到预计碰撞位置信息；

s233.根据所述第一状态信息、第二状态信息以及优先通过信息，分别生成所述第一机器人与所述第二机器人的评价值数据；

s234.监听所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息，并在所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息显示到达所述预计碰撞位置信息时，将所述虚拟障碍物信息下发至所述评价值数据较低的机器人。

具体的，所有机器人在部署时会被设定一个优先级(有高、低两个优先级)，当两个机器人优先级不同时，虚拟障碍物直接下发给低优先级机器人，保证高优先级机器人具有优先通过权；当两个机器人优先级相同时，计算两个机器人到预计碰撞位置的距离，然后除以他们各自的最大速度，得到两个机器人到达预计碰撞位置的时间，将虚拟障碍物下发给耗时较长的机器人，提高通行效率。

在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，应用于服务器，还包括：

确定所有虚拟障碍物信息的执行机器人以及受益机器人；其中所述执行机器人为接收所述虚拟障碍物信息的机器人，所述受益机器人为根据所述虚拟障碍物信息而优先通过的机器人；

根据各机器人的权值建立无向图，之后进行遍历环检测，当检测到环时，删除离云虚拟障碍物最近的被害人的障碍物，恢复其移动能力，从而解锁。

具体的，所述无向图的建立方式为：如果机器人a和b会发生碰撞，则以va和vb作为两个顶点，eab作为两个顶点之间的边，当两两遍历完所有的机器人后，就会生成所有会碰撞机器人之间的图g(v,e)；

图的遍历采用深度优先(dfs)遍历方式，遍历过程中两次经过同一个顶点时，判定图中有环(及多个机器人之间互相依赖，这几个机器人都不能移动)，之后判定这个环中的几个机器人谁离各自的云障碍物最近，删除它的云障碍物(及删除图中对应的边)，从而达到解锁的目的。

本实施例适用于当有多台机器人在同一位置交汇，且存在两两之间互相等待，彼此进入死锁状态的时候。

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。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述用于多机器人相互避让的调度方法(应用于服务器)的用于多机器人相互避让的调度服务器，如图7所示，该装置包括：一种用于多机器人相互避让的调度服务器，其特征在于，包括：

状态信息接收单元21，用于接收并确定第一机器人上传的第一状态信息；其中，所述状态信息包括：位置信息、速度信息以及路径信息；

转发单元22，用于将第二机器人上传的第二状态信息转发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述第一状态信息以及第二状态信息得到局部避让信息；

虚拟障碍物生成单元23，用于根据所述第一状态信息以及第二状态信息生成虚拟障碍物信息；其中，所述全局调度信息为所述云端服务器根据所述第一状态信息以及第二状态信息处理得到；

下发单元24，用于将所述虚拟障碍物信息下发至所述第一机器人，使所述第一机器人根据所述局部避让信息及虚拟障碍物信息与第二机器人之间进行避让。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

在一些实施例中，如前述的用于多机器人相互避让的调度方法，所述虚拟障碍物生成单元，包括：

优先通过模块，用于确定所述第一机器人与所述第二机器人之间的优先通过信息；

碰撞位置确定模块，用于根据所述第一状态信息和第二状态信息计算得到预计碰撞位置信息；

评价值确定模块，用于根据所述第一状态信息、第二状态信息以及优先通过信息，分别生成所述第一机器人与所述第二机器人的评价值数据；

监听及下发模块，用于监听所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息，并在所述评价值数据较低的机器人的实时位置信息显示到达所述预计碰撞位置信息时，将所述虚拟障碍物信息下发至所述评价值数据较低的机器人。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

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。

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