CN114102601A - 一种战斗机器人的矩阵列队控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，包括以下步骤：步骤一、使用控制装置通过UWB定位技术获得每个机器人的具体位置，设定机器人队形展开全局方向角；步骤二、调整每个机器人之间的间距和半径，通过调整机器人之间的位置确认每个机器人探测区域，从而确定每个机器人周围的情况；步骤三、通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉；本发明通过设置UWB定位技术，使每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者通过操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人，使一次控制多台机器人得以实现。
Description
技术领域
本发明属于人工智能技术领域，具体涉及一种战斗机器人的矩阵列队控制系统。
背景技术
随着云计算、人工智能、大数据等技术的崛起与发展，伴随着新技术的应用，智能硬件近些年来逐渐走进普通消费者的视野，其中智能机器人行业得到了迅速的增长，目前市场上机器人设备已经覆盖亲子早教、安全教育、陪伴监护、商业服务等各个行业，涉及生活方方面面。而人工智能的快速发展，智能机器人已经进入我们的生活，例如商场里的一些自动售货机器人，智能机器人能根据周围的情况进行移动和执行相关作业。根据实际需要，可以对多个智能机器人进行队形调整，现有一种战斗机器人的矩阵列队控制系统存在以下问题：
一、现有一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，智能机器人进行队形调整的方法大多不全面，通过点对点的无线连接，操作者一次只能控制一台机器。如果需要操作另外一台机器，则需要先断开已连接机器，再连接新机器，操作不方便；
二、此外现有一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，现有产品中，主流控制方式是使用WIFI、蓝牙或者2.4G控制器等方式，点对点连接控制器与机器人，导致操作者无法一次控制多台机器；
三、最后现有一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，操作人员在控制机器人改变队列的过程中需要不停观察机器人移动的场地，费时费力，操作麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，以解决上述背景技术中提出的操作者一次只能控制一台机器的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，包括以下步骤：
步骤一、使用控制装置通过UWB定位技术获得每个机器人的具体位置，设定机器人队形展开全局方向角；
步骤二、调整每个机器人之间的间距和半径，通过调整机器人之间的位置确认每个机器人探测区域，从而确定每个机器人周围的情况；
步骤三、通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉；
步骤四、实时探测探测区域内是否有探测对象,获得探测结果；
步骤五、根据探测结果选择相应的控制方程；
步骤六、根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整；
步骤七、图像采集模块将探测装置采集到的图像传输给计算机；
步骤八、通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置。
优选的，所述步骤一，在控制系统中，增加了UWB定位技术，由于增加了定位技术，每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人。
优选的，所述步骤二，获得预设队形展开全局参考方向D.global、预设队形展开全局方向角θglobal、预设间距d0和预设探测半径ds；根据θglobal确定队形展开临时参考方向根据确定邻居选择侧，根据所述邻居选择侧和ds确定探测区域；实时探测所述探测区域内是否有探测对象，获得探测结果；根据所述探测结果选择相应的控制方程；若获得所述探测区域内没有所述探测对象的探测结果，选择第一控制方程；若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程；若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程；根据D.global、D.ref、θglobal、d0和探测区域内的探测对象数量，执行所述第一控制方程、所述第二控制方程或所述第三控制方程并进行移动，以实现列队调整。
优选的，所述步骤三，机器人内部包括计算机、信息接收装置和信号发射装置，机器人外侧设置有探测装置，通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉。
优选的，所述步骤四，探测装置一侧设置有摄像头，通过摄像头捕捉周围环境的画面，并将画面变成电信号传递给计算机，计算机通过分析捕捉的画面准确得知周围环境，通过探测装置实时探测探测区域内是否有探测对象,并获得探测结果之后再通过计算机将探测结果反馈给操作人员，使操作人员快速对周围环境进行判断，并对机器人使用的列队进行调整。
优选的，所述步骤五，通过UWB定位技术操作的机器人可以对每一个被操作机器人进行定位和距离的把控，并实时将控制的机器人所在的具体位置反馈给操作人员，根据探测结果选择相应的控制方程。
优选的，所述步骤六，根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整，对机器人的队形进行调整，通过第一控制方程X1、第二控制方程X2和第三控制方程X3来对机器人的队形进行调整。
优选的，所述步骤七，探测装置内包括图像采集模块，图像采集模块可以为操作人员提供更准确的画面情报。
优选的，所述步骤八，通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置，并可以将捕捉到的敌人进行简单的标记，反馈给操作人员，操作人员根据敌人的位置来调整机器人的阵容。
优选的，所述第一控制方程X1＝0；所述第二控制方程为X2＝ar+af，若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，将所述机器人作为rn1，将探测到的一个所述探测对象作为rn0，选择所述第二控制方程X2＝ar+af：其中aτ为rn1绕rn0的切向控制输出控制分量；af为rn1相对rn0的法向控制输出加速度分量；所述第三控制方程为X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v，若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，将所述机器人r作为rn2，将探测到的距离rn2最近的一个所述探测对象作为r1，将到rn2的距离和到r1的距离之和最小的一个所述探测对象作为r2，选择第三控制方程X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v其中，p1为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r1相对rn2的坐标；||p1||为rn2与r1之间的距离；p2为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r2相对rn2的坐标；||p2||为rn2与r2之间的距离；kd为第二控制常数；v为当前移动速度。
与现有技术相比，本发明提供了一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，具备以下有益效果：
1、本发明通过设置UWB定位技术，使每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者通过操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人，使一次控制多台机器人得以实现；
2、本发明通过设置探测装置，实时探测区域内是否有探测对象，获得探测结果，可以根据探测结果选择相应的控制方程，使控制机器人更加方便，简化了控制机器人的操作方式；
3、本发明通过设置操作的机器人，通过操作的机器人控制其余机器人，不需要操作另外一台机器，先断开已连接机器，再连接新机器省时省力，提高了装置的工作效率；
4、本发明通过设置计算机，摄像头捕捉周围环境的画面，并将画面变成电信号传递给计算机，计算机通过分析捕捉的画面准确得知周围环境，通过探测装置实时探测探测区域内是否有探测对象,并获得探测结果之后再通过计算机将探测结果反馈给操作人员，使操作人员快速对周围环境进行判断，并对机器人使用的列队进行调整；
5、本发明通过设置图像采集模块，通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置，并可以将捕捉到的敌人进行简单的标记，反馈给操作人员，操作人员在控制机器人改变队列的过程中不需要不停观察机器人移动的场地，只需要观看操作面板及可。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的操作流程图；
图2为本发明提出操作的机器人控制机器人的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，包括以下步骤：
步骤一、使用控制装置通过UWB定位技术获得每个机器人的具体位置，设定机器人队形展开全局方向角；
步骤二、调整每个机器人之间的间距和半径，通过调整机器人之间的位置确认每个机器人探测区域，从而确定每个机器人周围的情况；
步骤三、通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉；
步骤四、实时探测探测区域内是否有探测对象,获得探测结果；
步骤五、根据探测结果选择相应的控制方程；
步骤六、根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整；
步骤七、图像采集模块将探测装置采集到的图像传输给计算机；
步骤八、通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置。
本发明中，优选的，所述步骤一，在控制系统中，增加了UWB定位技术，由于增加了定位技术，每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人，本发明通过设置UWB定位技术，使每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者通过操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人，使一次控制多台机器人得以实现。
本发明中，优选的，所述步骤二，获得预设队形展开全局参考方向D.global、预设队形展开全局方向角θglobal、预设间距d0和预设探测半径ds；根据θglobal确定队形展开临时参考方向根据确定邻居选择侧，根据所述邻居选择侧和ds确定探测区域；实时探测所述探测区域内是否有探测对象，获得探测结果；根据所述探测结果选择相应的控制方程；若获得所述探测区域内没有所述探测对象的探测结果，选择第一控制方程；若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程；若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程；根据D.global、D.ref、θglobal、d0和探测区域内的探测对象数量，执行所述第一控制方程、所述第二控制方程或所述第三控制方程并进行移动，以实现列队调整，本发明通过设置探测装置，实时探测区域内是否有探测对象，获得探测结果，可以根据探测结果选择相应的控制方程，使控制机器人更加方便，简化了控制机器人的操作方式。
本发明中，优选的，所述步骤三，机器人内部包括计算机、信息接收装置和信号发射装置，机器人外侧设置有探测装置，通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉，本发明通过设置操作的机器人，通过操作的机器人控制其余机器人，不需要操作另外一台机器，先断开已连接机器，再连接新机器省时省力，提高了装置的工作效率。
本发明中，优选的，所述步骤四，探测装置一侧设置有摄像头，通过摄像头捕捉周围环境的画面，并将画面变成电信号传递给计算机，计算机通过分析捕捉的画面准确得知周围环境，通过探测装置实时探测探测区域内是否有探测对象,并获得探测结果之后再通过计算机将探测结果反馈给操作人员，使操作人员快速对周围环境进行判断，并对机器人使用的列队进行调整。
本发明中，优选的，所述步骤五，通过UWB定位技术操作的机器人可以对每一个被操作机器人进行定位和距离的把控，并实时将控制的机器人所在的具体位置反馈给操作人员，根据探测结果选择相应的控制方程。
本发明中，优选的，所述步骤六，根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整，对机器人的队形进行调整，通过第一控制方程X1、第二控制方程X2和第三控制方程X3来对机器人的队形进行调整，本发明通过设置计算机，摄像头捕捉周围环境的画面，并将画面变成电信号传递给计算机，计算机通过分析捕捉的画面准确得知周围环境，通过探测装置实时探测探测区域内是否有探测对象,并获得探测结果之后再通过计算机将探测结果反馈给操作人员，使操作人员快速对周围环境进行判断，并对机器人使用的列队进行调整。
本发明中，优选的，所述步骤七，探测装置内包括图像采集模块，图像采集模块可以为操作人员提供更准确的画面情报，本发明通过设置图像采集模块，通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置，并可以将捕捉到的敌人进行简单的标记，反馈给操作人员，操作人员在控制机器人改变队列的过程中不需要不停观察机器人移动的场地，只需要观看操作面板及可。
本发明中，优选的，所述步骤八，通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置，并可以将捕捉到的敌人进行简单的标记，反馈给操作人员，操作人员根据敌人的位置来调整机器人的阵容。
本发明中，优选的，所述第一控制方程X1＝0；所述第二控制方程为X2＝ar+af，若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，将所述机器人作为rn1，将探测到的一个所述探测对象作为rn0，选择所述第二控制方程X2＝ar+af：其中aτ为rn1绕rn0的切向控制输出控制分量；af为rn1相对rn0的法向控制输出加速度分量；所述第三控制方程为X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v，若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，将所述机器人r作为rn2，将探测到的距离rn2最近的一个所述探测对象作为r1，将到rn2的距离和到r1的距离之和最小的一个所述探测对象作为r2，选择第三控制方程X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v其中，p1为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r1相对rn2的坐标；||p1||为rn2与r1之间的距离；p2为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r2相对rn2的坐标；||p2||为rn2与r2之间的距离；kd为第二控制常数；v为当前移动速度。
本发明的工作原理及使用流程：使用控制装置通过UWB定位技术获得每个机器人的具体位置，设定机器人队形展开全局方向角,调整每个机器人之间的间距和半径，通过调整机器人之间的位置确认每个机器人探测区域，从而确定每个机器人周围的情况,通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉,实时探测探测区域内是否有探测对象,获得探测结果,根据探测结果选择相应的控制方程,根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整,图像采集模块将探测装置采集到的图像传输给计算机,通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、使用控制装置通过UWB定位技术获得每个机器人的具体位置，设定机器人队形展开全局方向角；
步骤二、调整每个机器人之间的间距和半径，通过调整机器人之间的位置确认每个机器人探测区域，从而确定每个机器人周围的情况；
步骤三、通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉；
步骤四、实时探测探测区域内是否有探测对象,获得探测结果；
步骤五、根据探测结果选择相应的控制方程；
步骤六、根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整；
步骤七、图像采集模块将探测装置采集到的图像传输给计算机；
步骤八、通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤一，在控制系统中，增加了UWB定位技术，由于增加了定位技术，每台机器人能时刻知道自己的位置，操作者操作一台机器，而其他机器只需设定好相对于这台机器人的位置，就能实现操作一台机器人，而多台机器人同时运动，相当于能一次控制多台机器人。
3.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤二，获得预设队形展开全局参考方向D.global、预设队形展开全局方向角θglobal、预设间距d0和预设探测半径ds；根据θglobal确定队形展开临时参考方向根据确定邻居选择侧，根据所述邻居选择侧和ds确定探测区域；实时探测所述探测区域内是否有探测对象，获得探测结果；根据所述探测结果选择相应的控制方程；若获得所述探测区域内没有所述探测对象的探测结果，选择第一控制方程；若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程；若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程；根据D.global、D.ref、θglobal、d0和探测区域内的探测对象数量，执行所述第一控制方程、所述第二控制方程或所述第三控制方程并进行移动，以实现列队调整。
4.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤三，机器人内部包括计算机、信息接收装置和信号发射装置，机器人外侧设置有探测装置，通过使用机器人外侧的探测装置对机器人周围环境进行捕捉。
5.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤四，探测装置一侧设置有摄像头，通过摄像头捕捉周围环境的画面，并将画面变成电信号传递给计算机，计算机通过分析捕捉的画面准确得知周围环境，通过探测装置实时探测探测区域内是否有探测对象,并获得探测结果之后再通过计算机将探测结果反馈给操作人员，使操作人员快速对周围环境进行判断，并对机器人使用的列队进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤五，通过UWB定位技术操作的机器人可以对每一个被操作机器人进行定位和距离的把控，并实时将控制的机器人所在的具体位置反馈给操作人员，根据探测结果选择相应的控制方程。
7.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤六，根据预设队形展开全局参考方向、预设队形展开全局方向角、预设简距、预设探测半径和探测区域内的探测对象数量，执行相应的控制方程并进行移动,以实现列队调整，对机器人的队形进行调整，通过第一控制方程X1、第二控制方程X2和第三控制方程X3来对机器人的队形进行调整。
8.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤七，探测装置内包括图像采集模块，图像采集模块可以为操作人员提供更准确的画面情报。
9.根据权利要求1所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述步骤八，通过计算机对图像采集模块采集的图像进行处理，计算机会将处理后的信息反馈给控制装置，并可以将捕捉到的敌人进行简单的标记，反馈给操作人员，操作人员根据敌人的位置来调整机器人的阵容。
10.根据权利要求3所述的一种战斗机器人的矩阵列队控制系统，其特征在于：所述第一控制方程X1＝0；所述第二控制方程为X2＝ar+af，若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，选择第二控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有一个所述探测对象的探测结果，将所述机器人作为rn1，将探测到的一个所述探测对象作为rn0，选择所述第二控制方程X2＝ar+af：其中aτ为rn1绕rn0的切向控制输出控制分量；af为rn1相对rn0的法向控制输出加速度分量；所述第三控制方程为X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v，若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，选择第三控制方程的步骤，包括：若获得所述探测区域内有多个所述探测对象的探测结果，将所述机器人r作为rn2，将探测到的距离rn2最近的一个所述探测对象作为r1，将到rn2的距离和到r1的距离之和最小的一个所述探测对象作为r2，选择第三控制方程X3＝a＝ks*{(||p1||-d0)P1/||p1||+(||p2||-d0)P2/||p2||}-kd*v其中，p1为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r1相对rn2的坐标；||p1||为rn2与r1之间的距离；p2为当rn2的坐标为相对坐标原点时，r2相对rn2的坐标；||p2||为rn2与r2之间的距离；kd为第二控制常数；v为当前移动速度。
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