CN103197555B - 可容错多机器人巡逻方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可容错多机器人巡逻方法，在巡逻区域内有新的巡逻机器人加入或者有巡逻机器人退出时能够自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量。在有新的巡逻机器人加入时，对巡逻区域内的巡逻机器人进行重新调配，能够对巡逻区域进行全面合理的监控；也防止出现因巡逻机器人的退出造成相应的巡逻子区域出现巡逻能力降低的情况，使巡逻效果更好。同时，本发明还公开了一种可容错多机器人巡逻系统。

Description

可容错多机器人巡逻方法和系统

技术领域

本发明涉及机器人巡逻领域，特别是涉及一种可容错多机器人巡逻方法和一种可容错多机器人巡逻系统。

背景技术

随着社会经济的发展，超级市场、机场、车站、会展中心及物流仓库等大型人流、物流场所的规模和数量不断扩大，以往以人防为主的防范措施已满足不了人们的需求。

在这样的背景下，能够自主巡逻的机器人应运而生。巡逻机器人是一个集成环境感知、路线规划、动态决策、行为控制以及报警模块为一体的多功能综合系统，能够实现定时、定点监控巡逻或者流动巡逻。在巡逻区域较大或巡逻情况较复杂时，采用多机器人巡逻系统进行巡逻。

现有多机器人巡逻区域时，只考虑了固定数量的多机器人巡逻区域的方法，而没有考虑新机器人加入或已有机器人退出的情况。在多机器人巡逻区域的过程中，可能会出现新的机器人加入的情况，例如机器人数量不够时会增加新的机器人，故障机器人被修复后会出现机器人加入情况；也可能会有已有机器人退出的情况，例如机器人数量过多时会出现撤出机器人的情况，机器人出现了故障时也会出现机器人退出的情况。在这些情况下，如果不对巡逻机器人的巡逻区域及时进行调整，就会影响巡逻的效果。

发明内容

基于此，有必要针对多机器人巡逻时出现新的巡逻机器人加入或巡逻机器人退出时不能及时调整巡逻区域内每个巡逻子区域内巡逻机器人数量的问题，提供一种在有新的巡逻机器人加入和巡逻机器人退出时能及时调整巡逻区域内每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量的可容错多机器人巡逻方法。

同时，还提供一种可容错多机器人巡逻系统。

一种可容错多机器人巡逻方法，包括如下步骤：

判断是否有新的巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域；

当有新的巡逻机器人加入所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻；

当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

在其中一个实施例中，所述自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量为根据所述每个巡逻子区域之间巡逻机器人的数量的比例重新调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

在其中一个实施例中，所述当有新的巡逻机器人加入时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻的步骤具体包括如下步骤：

获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i；

标记新加入的巡逻机器人数量为S，计算第一中间量C_i'：

$C_i^{\′}=\frac{C_1+C_2+\·\·\·+C_m+S}{C_1+C_2+\·\·\·+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m；

将所述第一中间量C_i'向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第二数量D_i；

判断D₁+D₂+…+D_m是否等于C₁+C₂+…+C_m+S；

如果否，则计算第二中间量E_i，其中E_i＝C_i'-D_i，将E_i从大到小排序，将与C₁+C₂+…+C_m+S与D₁+D₂+…+D_m之间差值对应数量的E_i从大到小所对应的D_i分别加1使D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S；

如果是，则在第二数量D_i大于相应的第一数量C_i的情况下，向第一数量C_i所对应的巡逻子区域R_i内加入D_i-C_i个新加入的巡逻机器人。

在其中一个实施例中，所述当有巡逻机器人退出时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量的步骤具体包括如下步骤：

获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i；

标记退出的巡逻机器人数量为S'，计算第三中间量C_i''：

$C_i^{\′\′}=\frac{C_1+C_2+\·\·\·+C_m-S^{\′}}{C_1+C_2+\·\·\·+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m；

将所述第三中间量C_i''向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第三数量D_i'；

判断D₁'+D'₂+…+D'_m是否等于C₁+C₂+…+C_m-S'；

如果否，则计算第四中间量E_i'，其中E'_i＝C_i"-D'_i，将E_i'从大到小排序，将与C₁+C₂+…+C_m-S'与D₁'+D'₂+…+D'_m之间差值对应数量的E_i'从大到小所对应的D_i'分别加1使D₁'+D'₂+…+D'_m等于C₁+C₂+…+C_m-S'；

如果是，则在第一数量C_i大于第三数量D_i'的情况下，从C_i所对应的巡逻子区域R_i内退出C_i-D_i'个巡逻机器人。

在其中一个实施例中，当所述巡逻机器人因出现故障退出所述巡逻区域时，还包括在移除故障巡逻机器人后相应的巡逻子区域内巡逻机器人的数量F_i小于相应的第三数量D_i'的情况下，向相应的巡逻子区域R_i内加入D_i'-F_i个所述退出的巡逻机器人的步骤。

一种可容错多机器人巡逻系统，包括：

容错判断模块，用于判断是否有新巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域；

加入调整模块，连接所述容错判断模块，用于当有新的巡逻机器人加入所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻；

退出调整模块，连接所述容错判断模块，用于当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

在其中一个实施例中，所述容错判断模块包括定时单元，用于间隔定时判断是否有新的巡逻机器人加入或判断是否有巡逻机器人退出所述巡逻区域。

上述可容错多机器人巡逻方法和可容错多机器人巡逻系统，在巡逻区域内有新的巡逻机器人加入或者有巡逻机器人退出时能够自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量。在有新的巡逻机器人加入时，对巡逻区域内的巡逻机器人进行重新调配，能够对巡逻区域进行全面合理的监控，避免相应的巡逻子区域出现巡逻资源浪费的现象；也防止出现因巡逻机器人的退出造成相应的巡逻子区域出现巡逻能力降低的情况，使巡逻效果更好。

附图说明

图1为本发明一实施例的可容错多机器人巡逻方法流程图；

图2为图1所示实施例步骤S130的流程图；

图3为图1所示实施例步骤S150的流程图；

图4本发明一实施例的可容错多机器人巡逻系统模块图。

具体实施方式

一种可容错多机器人巡逻方法和一种可容错多机器人巡逻系统，通过监测巡逻区域内巡逻机器人的数量判断巡逻区域是否有新巡逻机器人加入或者是否有巡逻机器人退出，当有新巡逻机器人加入或者有巡逻机器人退出时自动重新调整巡逻区域内每个巡逻子区域中巡逻机器人的数量。通过自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域中巡逻机器人的数量，能够对巡逻区域内的巡逻机器人进行合理的分配。在有新的巡逻机器人加入时，对巡逻区域内的巡逻机器人进行重新调配，能够对巡逻区域进行全面合理的监控；也防止出现因巡逻机器人的退出造成相应的巡逻子区域出现巡逻能力降低的情况，使巡逻效果更好。

下面结合附图和实施例对本发明一种可容错多机器人巡逻方法和一种可容错多机器人巡逻系统进行进一步详细说明。

图1所示，为本发明一实施例的可容错多机器人巡逻方法流程图。

参考图1，上述可容错多机器人巡逻方法包括如下步骤：

步骤S110：判断是否有新的巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域。当巡逻区域内的巡逻机器人数量不够时会增加新的巡逻机器人，出现故障的巡逻机器人被修复后重新加入巡逻区域时也会出现巡逻机器人加入的情况。当巡逻机器人数量过多时或巡逻机器人出现了故障时会出现巡逻机器人退出的情况。

进一步的，可间隔定时监控巡逻区域内巡逻机器人的数量，作为自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域中巡逻机器人数量的基础。

步骤S130：当有新的巡逻机器人加入巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻。

步骤S150：当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

图2所示，为图1所示实施例步骤S130的流程图。

具体的，参考图2，上述当有新的巡逻机器人加入巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻的步骤具体包括如下步骤：

步骤S131：获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i。

步骤S133：标记新加入的巡逻机器人数量为S，计算第一中间量C_i'：

$C_i^{\′}=\frac{C_1+C_2+\·\·\·+C_m+S}{C_1+C_2+\·\·\·+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m。

步骤S135：将第一中间量C_i'向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第二数量D_i。

步骤S137：判断D₁+D₂+…+D_m是否等于C₁+C₂+…+C_m+S。如果D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S则执行步骤S139，如果不等于则执行步骤S138。

步骤S138：如果D₁+D₂+…+D_m不等于C₁+C₂+…+C_m+S，则计算第二中间量E_i，其中E_i＝C_i'-D_i，将E_i从大到小排序，将C₁+C₂+…+C_m+S与D₁+D₂+…+D_m之间差值对应数量的E_i从大到小所对应的D_i分别加1使D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S。

通过执行步骤S138，使D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S，然后执行步骤S139。

步骤S139：如果D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S，则在第二数量D_i大于相应的第一数量C_i的情况下，向第一数量C_i所对应的巡逻子区域R_i内加入D_i-C_i个新加入的巡逻机器人。

在有巡逻机器人加入时，通过上述步骤对巡逻区域内的巡逻机器人进行重新调配，能够对巡逻区域进行全面合理的监控，避免某一巡逻子区域巡逻资源浪费。

图3所示，为图1所示实施例步骤S150的流程图。

具体的，参考图3，上述当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量的步骤具体包括如下步骤：

步骤S151：获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i。

步骤S153：标记退出的巡逻机器人数量为S'，计算第三中间量C_i''：

$C_i^{\′\′}=\frac{C_1+C_2+\·\·\·+C_m-S^{\′}}{C_1+C_2+\·\·\·+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m。

步骤S155：将第三中间量C_i''向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第三数量D_i'。

步骤S157：判断D₁'+D'₂+…+D'_m是否等于C₁+C₂+…+C_m-S'。如果等于则执行步骤S159，如果不等于则执行步骤S158。

步骤S158：如果D₁'+D'₂+…+D'_m不等于C₁+C₂+…+C_m-S'，则计算第四中间量E_i'，其中E'_i＝C_i"-D'_i，将E_i'从大到小排序，将C₁+C₂+…+C_m-S'与D₁'+D'₂+…+D'_m之间差值对应数量的E_i'从大到小所对应的D_i'分别加1使D₁'+D'₂+…+D'_m等于C₁+C₂+…+C_m-S'。

通过执行步骤S158，使D₁'+D'₂+…+D'_m等于C₁+C₂+…+C_m-S'，然后执行步骤S159。

步骤S159：如果D₁'+D'₂+…+D'_m等于C₁+C₂+…+C_m-S'，则在第一数量C_i大于第三数量D_i'的情况下，从C_i所对应的巡逻子区域R_i内退出C_i-D_i'个巡逻机器人。

上述巡逻机器人退出的情况包括根据需要撤出巡逻区域内一定数量的巡逻机器人或巡逻区域内有巡逻机器人因出现机器故障而退出。当巡逻机器人因出现故障而退出巡逻区域时，移除故障巡逻机器人后相应的巡逻子区域的数量记为F_i。

在F_i小于第三数量D_i'的情况下，向相应的巡逻子区域加入D_i'-F_i个其他巡逻子区域所退出的巡逻机器人。

图4所示，为本发明一实施例的可容错多机器人巡逻系统模块图。

一种可容错多机器人巡逻系统，在有新的巡逻机器人加入或有巡逻机器人退出巡逻区域时自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域中巡逻机器人的数量。

参考图4，上述可容错多机器人巡逻系统包括容错判断模块110、加入调整模块130和退出调整模块150。上述容错判断模块110的信号输出端分别连接上述加入调整模块130和退出调整模块150。

容错判断模块110通过监控巡逻区域内巡逻机器人的数量判断是否有新巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域，当有新的巡逻机器人加入巡逻区域时，容错判断模块110发送加入信号给上述加入调整模块130，当有巡逻机器人退出巡逻区域时，容错判断模块110发送退出信号给上述退出调整模块150。

进一步的，上述容错判断模块110包括定时单元（图未示），通过定时单元间隔定时判断是否有新的巡逻机器人加入或判断是否有巡逻机器人退出上述巡逻区域，作为自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域巡逻机器人数量的基础。

当有新的巡逻机器人加入巡逻区域时，加入调整模块130接收上述容错判断模块110发送的加入信号，自动调节每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域内巡逻。

当有巡逻机器人退出上述巡逻区域时，退出调整模块150接受上述容错判断模块110发送的退出信号，自动调节每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

上述可容错多机器人巡逻系统，通过自动调整巡逻区域内每个巡逻子区域中巡逻机器人的数量，能够对巡逻区域内的巡逻机器人进行合理的分配。在有新的巡逻机器人加入时，对巡逻区域内的巡逻机器人进行重新调配，能够对巡逻区域进行全面合理的监控；也防止出现因巡逻机器人的退出造成相应的巡逻子区域出现巡逻能力降低的情况，使巡逻效果更好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种可容错多机器人巡逻方法，其特征在于，包括如下步骤：

判断是否有新的巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域；

当有新的巡逻机器人加入所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻；

当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量；

所述自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量为根据所述每个巡逻子区域之间巡逻机器人的数量的比例重新调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量。

2.根据权利要求1所述的可容错多机器人巡逻方法，其特征在于，所述当有新的巡逻机器人加入时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻的步骤具体包括如下步骤：

获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i；

标记新加入的巡逻机器人数量为S，计算第一中间量C′_i：

$C_i^{\′}=\frac{C_1+C_2+...+C_m+S}{C_1+C_2+...+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m；

将所述第一中间量C′_i向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第二数量D_i；

判断D₁+D₂+…+D_m是否等于C₁+C₂+…+C_m+S；

如果否，则计算第二中间量E_i，其中E_i＝C′_i-D_i，将E_i从大到小排序，将C₁+C₂+…+C_m+S与D₁+D₂+…+D_m之间差值对应数量的E_i从大到小所对应的D_i分别加1使D₁+D₂+…+D_m等于C₁+C₂+…+C_m+S；

如果是，则在第二数量D_i大于相应的第一数量C_i的情况下，向第一数量C_i所对应的巡逻子区域R_i内加入D_i-C_i个新加入的巡逻机器人。

3.根据权利要求1所述的可容错多机器人巡逻方法，其特征在于，所述当有巡逻机器人退出时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量的步骤具体包括如下步骤：

获取巡逻区域内巡逻子区域的数量、每个巡逻子区域内的巡逻机器人的数量，巡逻子区域数量记为m，第i个巡逻子区域记为R_i，R_i内的巡逻机器人的第一数量记为C_i；

标记退出的巡逻机器人数量为S'，计算第三中间量C″_i：

$C_i^{\′\′}=\frac{C_1+C_2+...+C_m-S^{\′}}{C_1+C_2+...+C_m}*C_i$

其中，1≤i≤m；

将所述第三中间量C″_i向下取整得调整后巡逻子区域R_i内的巡逻机器人的第三数量D′_i；

判断D′₁+D'₂+…+D'_m是否等于C₁+C₂+…+C_m-S'；

如果否，则计算第四中间量E′_i，其中E'_i＝C″_i-D'_i，将E′_i从大到小排序，将C₁+C₂+…+C_m-S'与D′₁+D'₂+…+D'_m之间差值对应数量的E′_i从大到小所对应的D′_i分别加1使D′₁+D'₂+…+D'_m等于C₁+C₂+…+C_m-S'；

如果是，则在第一数量C_i大于第三数量D′_i的情况下，从C_i所对应的巡逻子区域R_i内退出C_i-D′_i个巡逻机器人。

4.根据权利要求3所述的可容错多机器人巡逻方法，其特征在于，当所述巡逻机器人因出现故障退出所述巡逻区域时，还包括在移除故障巡逻机器人后相应的巡逻子区域内巡逻机器人的数量F_i小于相应的第三数量D′_i的情况下，向相应的巡逻子区域R_i内加入D′_i-F_i个所述退出的巡逻机器人的步骤。

5.一种可容错多机器人巡逻系统，其特征在于，包括：

容错判断模块，用于判断是否有新巡逻机器人加入或是否有巡逻机器人退出巡逻区域；

加入调整模块，连接所述容错判断模块，用于当有新的巡逻机器人加入所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量，并指定所述新加入的巡逻机器人在相应的巡逻子区域中巡逻；

退出调整模块，连接所述容错判断模块，用于当有巡逻机器人退出所述巡逻区域时，自动调整每个巡逻子区域内巡逻机器人的数量；

所述容错判断模块包括定时单元，用于间隔定时判断是否有新的巡逻机器人加入或判断是否有巡逻机器人退出所述巡逻区域。