浙江大学湖州研究院;湖州快飞智能科技有限公司高飞获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学湖州研究院;湖州快飞智能科技有限公司申请的专利一种通信受限的多机器人协作探索方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114690768B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210210954.X,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种通信受限的多机器人协作探索方法是由高飞;高钰满;许超设计研发完成,并于2022-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种通信受限的多机器人协作探索方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种通信受限条件下的多机器人协作探索方法,考虑了现实世界中的通信网络的限制,尤其在探索决策部分和已探索区域信息的高效表示部分对通信限制进行针对性设计。机器人将间歇地回到约定的地点,结束上一次任务并进行下一次任务分配,且该方法并不依赖于额外的中心基站。同时提出基于星凸的已探索区域表征方法,在保证空间表示的精确性的同时大大降低所需通信带宽。
本发明授权一种通信受限的多机器人协作探索方法在权利要求书中公布了:1.一种通信受限条件下的多机器人协作探索方法,其特征在于,每个机器人均有一个用于储存环境信息的环境信息库并有两个规划器,两个规划器分别为独立规划器和联合规划器; 各机器人启动时聚集在一起,互相之间均可通信,此时处于联合集会阶段;在联合集会阶段,触发各个机器人的联合规划器进行规划,机器人将选出一个主持者,并将自己的环境信息库中的所有信息上传给主持者,主持者在进行信息整合后进行任务分配,向每个机器人分配需要访问的目标点和最终约定的进行下一次集会的地点和时间;至此联合集会阶段结束,各机器人将主动断开连接,进入独立探索阶段;在独立探索阶段,各机器人触发独立规划器进行规划,通过传感器收集新的环境信息,生成新的无障碍空间和前沿信息并对旧的环境信息进行更新,然后以被分配的目标点和最终需要到达的集会地点和时间作为限制进行独立规划,生成新的目标序列;在约定的集会时间各机器人到达约定的联合集会地点进行环境数据共享,再次从独立探索阶段进入联合规划阶段; 将每次独立规划器被触发时生成的所有环境数据称为一帧数据,所述独立规划器的规划过程为: 步骤A1、采样障碍物点:对障碍物点进行采样,生成用于生成星凸的点集Sstar;用于生成星凸的点集Sstar需要包含两部分:当前观测到的障碍物点Sobs和传感器最大观测半径上的采样点集Sfree; 步骤A1.1、生成障碍物点云Sobs:在融合多帧传感器数据生成的局部占用栅格地图中采样,生成在当前机器人位置能够观察到的障碍物点云Sobs;以当前机器人位置Pr为柱坐标系原点,在多个半径下进行不同密度采样,其中n表示采用的不同半径的数量,Rsenor为传感器最大感知半径;对于每个采样点Ps,从Pr为起点,向方向进行光线投影,如果在投影过程中和障碍物碰撞,记碰撞点为Phit,则将Phit加入Sobs集合; 步骤A1.2、生成最大观测区域点云Sfree:在步骤A1.1进行柱坐标系采样时,当采样半径r=Rsenor且光线投影未与障碍物发生碰撞时,将该采样点Ps加入Sfree点集; 步骤A2、星凸生成:利用步骤A1生成的点集,构成用于生成星凸的点集Sstar=Sobs∪Sfree,并利用HPR方法计算星凸;将当前帧的星凸Sk和当前机器人位置Rk记录到环境信息库中;记第k帧的星凸为Sk,则当前机器人已探索的无障碍空间表示为S1∪S2∪…∪SN,其中N是当前机器人的环境信息中记录的空间星凸数量;所述HPR方法是指Katz提出的隐藏点删除方法; 步骤A3、前沿面元更新:由于采用星凸来表示已知无障碍区域,那么组成星凸的面元即是已知无障碍区域的边界,只要除去完全由障碍物生成的星凸面元,剩下的面元就是已知无障碍空间与未知空间的分界,称其为前沿面元; 步骤A3.1、当前帧前沿面元生成:对所有面元进行判断,如果该面元满足以下任意一个条件,该面元不是前沿面元:a.该面元的所有顶点均属于Sobs;b.该面元的面积小于最小有效面积阈值ηarea;c.该面元的法向量z轴分量的绝对值大于z轴分量阈值zthr;筛选完当前帧星凸的所有面元后将得到当前帧的前沿面元集合Fk; 步骤A3.2、前沿面元的帧间更新:假设当前帧为第k帧,此步骤将完成两方面更新:1删除处于之前帧星凸{S1,S2,…,Sk-1}中的当前帧的前沿面元,更新Fk;2删除处于当前帧星凸Sk中的之前帧的前沿面元,更新{F1,F2,…,Fk-1}; 步骤A4、前沿面元聚类:对前沿面元进行聚类,并对每个前沿聚类生成一个对应的视点,将距离较近的视点融合为一个超级视点。
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