一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统与流程

本发明涉及机器人防碰撞，更具体地说，它涉及一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的持续发展与完善，单移动机器人技术与功能的逐渐完善。尽管单移动机器人技术与基础功能相对成熟，但毕竟单移动机器人的工作能力以及活动范围有限，当执行环境比较复杂、执行任务比较繁重时，单个机器人可能就会较难完成。随着机器人学的不断发展，许多专家以及学者受蚁群、鱼群、鸟类集群等生物种群合作行为的启发，考虑如果多移动机器人可以协作执行一些繁重的工作或者在空间较大的区域执行任务，即可以解决单移动机器人面对繁重工作时的能力不足，还可以提高移动机器人的活动范围，在这种情况下多移动机器在运动过程中碰撞安全事故也会越来越多，为解决多移动机器人之间的碰撞安全问题，不少防碰撞安全系统被设计出来。

2、上述现有技术中大都依靠各种传感器(如激光测距仪、毫米波雷达、机器视觉等)来直接获得前后两机器人的间距，再利用安全车距模型判断是否要减速或停止运动。

3、但是,由于所采用的距离传感器造价昂贵或者性能上存在缺陷不能很好的适应各类移动机器人场景环境，并没有得到推广；同时因检测危险信息仅限于前一个移动机器人，危险信息在多移动机器中向后传播时会产生时延累加，前方移动机器人的操作延迟直接危及后面移动机器人安全，因此该类防碰撞安全系统在避免碰撞安全上作用较小。

4、由此，本发明提供了一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统，改善了上述技术问题。

技术实现思路

1、本公开实施例旨在针对现有技术的不足，提供一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统，本发明在没有任何直接测量两移动机器人相对运动状态的传感器情况下能够预测可能的移动机器人追尾碰撞，通过车距控制减少了两移动机器人追尾的可能，同时利用多移动机器之间的通信，减少连环追尾碰撞事故。有效避免了距离传感器因造价昂贵或者性能上存在缺陷不能很好的适应各类移动机器人场景环境的问题，提高了多移动机器人的安全范围。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统，包括如下步骤：

3、s1：采集信息,用于获取移动机器人自身实时绝对位置和状态信息、相邻移动机器人的实时绝对位置和状态信息；

4、s2：信息通信，用于将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息传送给相邻移动机器人，同时移动机器人也接收相邻移动机器人的信息；

5、s3：信息处理，依据移动机器人自身位置和状态、相邻移动机器人位置和状态信息，计算防追尾的安全行驶距离；

6、s4：信息输出，利用得到的防追尾的安全行驶距离，来判断移动机器人自身是否有危险，若有危险，则产生碰撞输出信号。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述移动机器人自身实时绝对位置和状态信息是通过采集激光雷达模块并经过转换得到；

8、所述相邻移动机器人的实时绝对位置通过v2x的无线通信模块得到；移动机器人自身状态信息是通过can模块实时采集得到。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述信息通信，用于将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息传送给相邻移动机器人，同时移动机器人也接收相邻移动机器人的信息的过程为：

10、将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息统一为bsm消息，基于v2x的无线通信模块，将bsm消息传送给相邻移动机器人；同时，移动机器人也基于v2x的无线通信模块接收相邻移动机器人的信息。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述计算防追尾的安全行驶距离的过程为：

12、当移动机器人接收到相邻移动机器人的bsm消息，判断两车是否位于同一车道，且判断相邻移动机器人是否位于移动机器人前方；当两车位于同一车道，且相邻移动机器人位于移动机器人前方，则判断两者之间是否安全。

13、作为本发明的一种优选技术方案，安全判断过程为：

14、若前后车的距离过大，则安全等级为2，车辆安全；若移动机器人的速度过小，且加速度也过小，则车辆安全等级为2；若移动机器人加速度和相邻移动机器人加速度相近，且移动机器人车速小于前车车速，则移动机器人安全等级为2，车辆安全；若移动机器人加速度和相邻移动机器人加速度相近，且移动机器人车速大于前车车速，则两车会发生碰撞，碰撞时间t的计算公式，如下式：

15、

16、其中，d表示两车距离，va表示移动机器人速度，vb表示相邻移动机器人速度；

17、若两车的加速度差值较大，则求解一元二次方程的解为：

18、(aa-ab)t2+2(va-vb)-2s＝0；

19、其中，aa，ab分别代表移动机器人和相邻移动机器人的加速度，若该方程存在解，则解为t1,t2。

20、作为本发明的一种优选技术方案，若t1,t2都大于0，则取最小值作为ttc的时间；若两者仅存在一个大于则其该大于0的解作为ttc的时间；若两者都不大于0，则不会碰撞；

21、根据计算得到的碰撞事件ttc，对安全等级进行分类，若ttc>5，则不存在碰撞；若3<ttc<5,则发生碰撞，需要提示驾驶员进行减速；若ttc<3，则发生碰撞。

22、一种多移动机器人防追尾碰撞系统，所述系统包括信息采集单元、信息通信单元、信息处理单元和信息输出单元；

23、信息采集单元用于获取移动机器人自身实时绝对位置和状态信息；

24、信息通信单元用于将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息的通过基于v2x的无线通信模块传送给相邻移动机器人，同时也通过基于v2x的无线通信模块接收相邻移动机器人的信息；

25、信息处理单元用于依据移动机器人自身位置和状态、相邻移动机器人位置和状态信息，利用防追尾碰撞安全算法计算防追尾的安全行驶距离；

26、信息输出单元用于利用信息处理单元得到的防追尾的安全行驶距离来判断移动机器人自身是否有危险，若有危险，则产生碰撞输出信号。

27、综上所述，本发明具有以下有益效果：

28、其一、利用v2x的防追尾碰撞安全方法，避免了距离传感器因造价昂贵或者性能上存在缺陷不能很好的适应各类移动机器场景环境的问题，减少了对各种传感器的需要，降低了系统成本。

29、其二、利用v2x的防追尾碰撞安全方法，避免了视距限制，获得更多的移动机器人的环境信息，扩大了移动机器人的主动安全范围。

技术特征：

1.一种多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，所述移动机器人自身实时绝对位置和状态信息是通过采集激光雷达模块并经过转换得到；

3.根据权利要求1所述的多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，所述信息通信，用于将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息传送给相邻移动机器人，同时移动机器人也接收相邻移动机器人的信息的过程为：

4.根据权利要求1所述的多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，所述计算防追尾的安全行驶距离的过程为：

5.根据权利要求4所述的多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，安全判断过程为：

6.根据权利要求5所述的多移动机器人防追尾碰撞方法，其特征在于，若t1,t2都大于0，则取最小值作为ttc的时间；若两者仅存在一个大于则其该大于0的解作为ttc的时间；若两者都不大于0，则不会碰撞；

7.一种多移动机器人防追尾碰撞系统，其特征在于，所述系统用于实现权利要求1至6任意一项所述的多移动机器人防追尾碰撞系统，所述系统包括信息采集单元、信息通信单元、信息处理单元和信息输出单元；

技术总结
本发明涉及机器人防碰撞技术领域，公开了一种多移动机器人防追尾碰撞方法及系统，其技术方案要点是获取移动机器人自身实时绝对位置和状态信息、相邻移动机器人的实时绝对位置和状态信息；将移动机器人自身实时绝对位置和状态信息传送给相邻移动机器人，同时移动机器人也接收相邻移动机器人的信息；依据移动机器人自身位置和状态、相邻移动机器人位置和状态信息，计算防追尾的安全行驶距离；利用得到的防追尾的安全行驶距离，来判断移动机器人自身是否有危险，若有危险，则产生碰撞输出信号，通过车距控制减少了两移动机器人追尾的可能，同时利用多移动机器之间通信，减少连环追尾碰撞事故。

技术研发人员：马小陆,狄敏,钟振华,姚志强,陆章其
受保护的技术使用者：南京南大电子智慧型服务机器人研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8