CN115291534B - 智能体家具协同运动控制方法、系统和计算机终端 - Google Patents

智能体家具协同运动控制方法、系统和计算机终端 Download PDF

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CN115291534B CN202211223953.5A CN202211223953A CN115291534B CN 115291534 B CN115291534 B CN 115291534B CN 202211223953 A CN202211223953 A CN 202211223953A CN 115291534 B CN115291534 B CN 115291534B
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Abstract

本发明公开了一种智能体家具协同运动控制方法、系统和计算机终端，首先建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，确定出第一智能体家具的目标姿态，然后控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在运动过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，若存在，则根据第三家具的类型进行动态调整，实现第一智能体家具和第三家具的协同运动，避免了第一智能体家具在运动过程中与其它家具发生碰撞，能够更好的完成布局转换运动。

Description

智能体家具协同运动控制方法、系统和计算机终端
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种智能体家具协同运动控制方法、系统和计算机终端。
背景技术
三维场景合成是计算机图形学中一个引人关注的新兴研究领域。一方面，最近的相关研究主要集中在通过优化对象在各种布局约束下的位置和方向来创建合理的布局。另一方面，广泛存在多种布局需求的室内场景，这些场景需要经常切换以实现不同的用途。例如：高铁座椅会根据行驶方向频繁的调整朝向,以确保座椅与行驶方向一致；小户型住宅为提高空间利用率需要对布局进行重构,如白天生活布局与夜间睡眠布局的相互转换；图书馆书柜设计成可移动式以最大限度利用有限空间；通过在家具上安装运动机械装置，并在机械装置约束下运动，实现不同布局的快速转换。此外存在一种具有自主导航、自由运动能力的智能体家具，如智能轮椅、自移动椅子等，它们能够从初始位置移动到目标位置。
由于室内环境空间复杂狭小，智能体家具本身具有一定形状和面积，特别是存在多个运动的智能体家具时，不同的智能体家具在同步运动到目标位置过程中，通常会不可避免的发生碰撞，导致难以完成布局转换运动。
发明内容
为此，本发明的一个实施例提出一种智能体家具协同运动控制方法，以解决不同的智能体家具在同步运动到目标位置过程中，会发生碰撞，导致布局转换运动难以完成的问题。
根据本发明一实施例的智能体家具协同运动控制方法，包括：
建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态；
控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具；
若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型；
若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移；
若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向；
若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体家具和第三家具之间的距离始终大于等于预设值。
根据本发明实施例的智能体家具协同运动控制方法，首先建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，确定出第一智能体家具的目标姿态，然后控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在运动过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，若存在，则根据第三家具的类型（智能体家具、被动移动家具、固定家具）进行动态调整，实现第一智能体家具和第三家具的协同运动，避免了第一智能体家具在运动过程中与其它家具发生碰撞，能够更好的完成布局转换运动。
另外，根据本发明上述实施例的智能体家具协同运动控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体包括：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 631477DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 899647DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 829557DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 790560DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 687978DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 759839DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 809835DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 879422DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 139502DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 874109DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 168824DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 81416DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 828792DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 445718DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 453994DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
进一步地，建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系的步骤具体包括：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 927701DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 37740DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 989515DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 196505DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 700168DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 156557DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 52969DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 911204DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 851347DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 998294DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 291872DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 879980DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 131969DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 711022DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 11553DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 578801DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 611479DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 795336DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 555350DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 445946DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 774159DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 789519DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
进一步地，若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移具体包括：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
进一步地，所述方法还包括：
当第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态时，将第一智能体家具的类型由智能体家具调整为被动移动家具。
本发明的另一个实施例提出一种智能体家具协同运动控制系统，以解决不同的智能体家具在同步运动到目标位置过程中，会发生碰撞，导致布局转换运动难以完成的问题。
根据本发明一实施例的智能体家具协同运动控制系统，包括：
建立模块，用于建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态；
第一控制模块，用于控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具；
获取模块，用于若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型；
第二控制模块，用于若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移；
第三控制模块，用于若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向；
第四控制模块，用于若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体具家和第三家具之间的距离始终大于等于预设值。
根据本发明实施例的智能体家具协同运动控制系统，首先建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，确定出第一智能体家具的目标姿态，然后控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在运动过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，若存在，则根据第三家具的类型（智能体家具、被动移动家具、固定家具）进行动态调整，实现第一智能体家具和第三家具的协同运动，避免了第一智能体家具在运动过程中与其它家具发生碰撞，能够更好的完成布局转换运动。
另外，根据本发明上述实施例的智能体家具协同运动控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述系统还包括第五控制模块，用于在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体用于：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 759749DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 426223DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 925337DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 755890DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 608440DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 270365DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 330594DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 445180DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 429317DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 821115DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 662032DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 388549DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 238693DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 484998DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 496816DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
进一步地，所述建立模块具体用于：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 523678DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 36568DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 527592DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 585678DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 162153DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 291783DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 496368DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 115568DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 789126DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 519185DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 843856DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 633957DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 529232DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 266244DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 320787DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 140845DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 179208DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 126435DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 35485DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 370652DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 489786DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 365339DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
进一步地，所述第二控制模块具体用于：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
进一步地，所述系统还包括：
调整模块，用于当第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态时，将第一智能体家具的类型由智能体家具调整为被动移动家具。
本发明还提供一种计算机终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的智能体家具协同运动控制方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一实施例的智能体家具协同运动控制方法的流程图；
图2是一示例性的源布局和目标布局的示意图；
图3是根据本发明一实施例的智能体家具协同运动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
首先对本发明涉及的技术用语进行说明：
智能体家具：具有自主导航、运动能力的室内智能家具/对象。
静态障碍物：指室内不能运动的家具或对象，例如固定家具。
源布局：室内房间结构以及对象的初始排列状态（位置和方向）。
目标布局：相对于初始布局，家具或对象经位置变换后生成的新排列状态。
协同运动：室内多个家具或对象沿着导航路径同步运动、相互协同控制以避免碰撞，实现高效布局转换的过程。
请参阅图1，本发明一实施例提出的智能体家具协同运动控制方法，所述方法包括步骤S101~S106：
S101，建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态。
其中，一示例性的源布局和目标布局如图2所示。
本实施例中，步骤S101具体包括：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 269841DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 572646DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 444656DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 858320DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 945224DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 28718DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 997811DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 339800DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 77949DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 597923DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 319891DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 199991DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 58226DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 749101DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 630470DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 189627DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 292581DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 278992DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 585339DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 682608DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 453118DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 735064DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
S102，控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具。
其中，在室内家具布局转换任务中，多个对象在有限的空间内同时运动容易导致复杂的碰撞关系，通过对第一智能体家具的运动轨迹进行分析，判断根据运动轨迹进行运动的过程中，是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具。
S103，若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型。
其中，存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，需要先获取第三家具的类型，第三家具的类型具体为智能体家具、被动移动家具、固定家具，具体实施时，可以根据第三家具型型号预先设定好第三家具的类型。
S104，若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移。
按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移，具体是指：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
其中，当两个类型均为智能体家具的家具发生碰撞时，优先级低的家具避让优先级高的家具。
具体实施时，智能体家具的优先级的初始值可以与其从初始位置到目标位置的导航路径长度相关，距离越长优先级越高。
此外，当多个家具对象发生碰撞时，根据碰撞区域（以家具最小距离定义一个家具集合）优先级由高到低构建碰撞队列（碰撞队列是指某个碰撞区域内如同时存在多组两两碰撞家具对，则按照其优先级关系排列成一个碰撞队列，以便从整体上处理对象避让），接着从队尾开始依次避让，队列中优先级最高的家具继续前进。
本实施例中，还可以对智能体家具的优先级进行动态调整，调整规则如下：
1、碰撞队列中低优先级家具对象避让时不与其他对象碰撞，所有家具对象保持优先级不变；
2、碰撞队列中仅存在低优先级家具对象避让时与更低优先级家具对象碰撞，所有家具对象保持优先级不变；
3、碰撞队列中存在低优先级家具对象避让时与更高优先级家具对象碰撞，临时交换两对象家具优先级，避让完成后再次交换优先级。
S105，若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向。
其中，被动移动家具的优先级最低，在其阻挡智能体家具前进时，会被“推开”而产生避让运动；避让方向选择远离其他运动对象的方向。
S106，若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体家具和第三家具之间的距离始终大于等于预设值。
其中，固定家具（不能移动家具）在运动规划过程始终保持不动，通过预留足够的外部安全边距，以便主动移动智能体在调整平移或旋转速度后能够通过。
此外，作为一个具体示例，智能体家具在初始位置与目标位置可能具有不同的朝向，因此在转换运动过程中需要变换方向；另外智能体家具在穿过狭窄通道或与其他对象接近时需预先调整角度以避免碰撞。这些情况决定布局转换运动前需规划智能体家具的旋转运动。而旋转方向控制是根据智能体家具在初始位置与目标位置的朝向不同、家具后续若干时间段碰撞趋势，决定当前时刻家具的旋转方向（顺时针或者逆时针）。
本实施例中，控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体包括：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 653341DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 429667DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 117001DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 648476DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 913104DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 352176DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 769382DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 534075DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 286000DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 528762DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 393950DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 939332DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 53918DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 225006DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 741438DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
本实施例中，所述方法还包括：
当第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态时，将第一智能体家具的类型由智能体家具调整为被动移动家具。
可选的，智能体家具或被动移动家具被阻挡无法移动时自动调整为不能移动家具（固定家具）。
此外，在运动规划阶段，可以根据周围环境动态调整智能体导航半径：靠近其他智能体家具时，半径自动增大；穿过狭窄通道时导航半径自动减小；靠近终点位置时导航半径自动减小。每次导航半径更新后重新计算导航路径。
此外，本实施例中，还提供了运动控制流生成算法，通过不断迭代执行导航前进、更新碰撞队列、运动微调等步骤，逐步生成包含对象平移/旋转速度的运动控制流，直至所有对象完成布局转换。
导航前进是指智能体家具使用全局导航算法与局部避障算法从初始位置运动到目标位置。
为便于后续碰撞处理与运动微调，设置一个合理的时间间隔（比如1秒），记录该时间间隔累计的平移/旋转速度；更新碰撞队列是利用Unity3D碰撞响应事件，记录每个时间间隔发生碰撞的对象信息，根据动态优先级和对象运动属性创建碰撞队列；运动微调是指在使用第三方导航和避障算法仍产生碰撞情形下，对发生碰撞的家具进行运动微调，既包括微调当前时间间隔的平移/旋转速度、也包括被动移动家具的避让运动控制，在当前时间间隔平移/旋转速度调整到0后，如果仍然无法避免碰撞，则继续回溯到上一秒，直至碰撞队列为空，详见流程如下：
第一步：获取数据，具体包括获取智能体家具集合：
Figure 457721DEST_PATH_IMAGE031
，对应的目标位置集：
Figure 997287DEST_PATH_IMAGE032
和目标方向集：
Figure 581852DEST_PATH_IMAGE033
。
第二步：设置智能体家具导航半径，根据初始位置和目标位置以及全局导航算法，计算所有智能体家具的导航路径。
第三步：所有智能体家具同时前进一步并记录
Figure 77424DEST_PATH_IMAGE034
时刻的平移速度和旋转方向，其中
Figure 354822DEST_PATH_IMAGE034
时刻速度根据局部运动规划算法计算，
Figure 319367DEST_PATH_IMAGE034
时刻的旋转方向根据上述第一智能体家具的旋转方向的公式进行计算。
第四步：更新碰撞队列集合
Figure 442043DEST_PATH_IMAGE035
及智能体运动属性：如
Figure 136330DEST_PATH_IMAGE035
为空且所有对象到达目标位置和方向，即规划完成，跳转到第七步；如
Figure 443683DEST_PATH_IMAGE035
为空且规划未完成，跳转到第三步；否则执行下一步。
第五步：遍历
Figure 754579DEST_PATH_IMAGE035
中每个队列，
Figure 821892DEST_PATH_IMAGE036
，由于队列
Figure 167423DEST_PATH_IMAGE037
中元素按优先级从大到小顺序排列，因此从后往前对象依次执行方向和位移的回溯（优先级最高对象除外），其中回溯是将时间
Figure 724306DEST_PATH_IMAGE038
等分，按每个等分时间
Figure 443869DEST_PATH_IMAGE039
逐步回溯，并微调对象位置和朝向。
第六步：更新碰撞队列，如
Figure 377190DEST_PATH_IMAGE035
为空，更新运动控制流中当前时刻的速度和方向，否则跳转执行第五步。
第七步：运动规划完成，输出主动移动家具，被动移动家具的运动控制流：旋转速度：
Figure 452594DEST_PATH_IMAGE040
，平移速度：
Figure 242695DEST_PATH_IMAGE041
。
综上，根据本实施例提供的智能体家具协同运动控制方法，首先建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，确定出第一智能体家具的目标姿态，然后控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在运动过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，若存在，则根据第三家具的类型（智能体家具、被动移动家具、固定家具）进行动态调整，实现第一智能体家具和第三家具的协同运动，避免了第一智能体家具在运动过程中与其它家具发生碰撞，能够更好的完成布局转换运动。
请参阅图3，本发明一实施例提出的智能体家具协同运动控制系统，所述系统包括：
建立模块，用于建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态；
第一控制模块，用于控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具；
获取模块，用于若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型；
第二控制模块，用于若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移；
第三控制模块，用于若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向；
第四控制模块，用于若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体家具和第三家具之间的距离始终大于等于预设值。
本实施例中，所述系统还包括第五控制模块，用于在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体用于：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 652817DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 186566DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 444372DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 15162DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 787946DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 984441DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 159070DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 166340DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 160841DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 239656DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 127846DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 430652DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 53394DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 467058DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 475334DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
本实施例中，所述建立模块具体用于：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 949041DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 121396DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 214117DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 952266DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 987087DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 443476DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 74308DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 932543DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 607107DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 754054DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 313212DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 901319DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 153309DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 443345DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 540614DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 576703DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 609381DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 262079DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 287673DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 240585DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 444165DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 787421DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
本实施例中，所述第二控制模块具体用于：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
本实施例中，所述系统还包括：
调整模块，用于当第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态时，将第一智能体家具的类型由智能体家具调整为被动移动家具。
根据本实施例提供的智能体家具协同运动控制系统，首先建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，确定出第一智能体家具的目标姿态，然后控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在运动过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，若存在，则根据第三家具的类型（智能体家具、被动移动家具、固定家具）进行动态调整，实现第一智能体家具和第三家具的协同运动，避免了第一智能体家具在运动过程中与其它家具发生碰撞，能够更好的完成布局转换运动。
此外，本发明的实施例还提出一种计算机终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的智能体家具协同运动控制方法。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通讯、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能体家具协同运动控制方法，其特征在于，包括：
建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态；
控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具；
若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型；
若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移；
若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向；
若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体家具和第三家具之间的距离始终大于等于预设值；
控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体包括：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 183826DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 512040DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 652034DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 356685DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 898524DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 397639DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 260815DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 503577DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 899924DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 569939DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 684526DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 199821DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 716253DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 557170DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 893473DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
2.根据权利要求1所述的智能体家具协同运动控制方法，其特征在于，建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系的步骤具体包括：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 976574DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 347512DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 359331DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 182930DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 305607DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 531052DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 713771DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 290246DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 216614DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 63610DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 417230DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 215422DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 945481DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 879939DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 404461DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 689949DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 958119DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 505339DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 200762DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 707967DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 779828DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 954457DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
3.根据权利要求1所述的智能体家具协同运动控制方法，其特征在于，若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移具体包括：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
4.根据权利要求1所述的智能体家具协同运动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态时，将第一智能体家具的类型由智能体家具调整为被动移动家具。
5.一种智能体家具协同运动控制系统，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立源布局中的第一智能体家具和目标布局中的第二智能体家具之间的对应关系，以确定第一智能体家具的目标姿态，第一智能体家具的目标姿态为目标布局中的第二智能体家具的姿态；
第一控制模块，用于控制第一智能体家具从初始姿态运动到目标姿态，在第一智能体家具运动的过程中，判断是否存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具；
获取模块，用于若存在能够与第一智能体家具发生碰撞的第三家具，则获取第三家具的类型；
第二控制模块，用于若第三家具的类型为智能体家具，则获取第一智能体家具的第一优先级数据以及第三家具的第三优先级数据，并按照优先级从高到低的顺序调整第一智能体家具或第三家具的方向和位移；
第三控制模块，用于若第三家具的类型为被动移动家具，则控制第三家具进行避让运动，避让运动的方向为远离第一智能体家具的方向；
第四控制模块，用于若第三家具的类型为固定家具，则控制第一智能体家具进行运动，并使第一智能体家具和第三家具之间的距离始终大于等于预设值；
所述系统还包括第五控制模块，用于在第一智能体家具运动的过程中，采用格栅法确定第一智能体家具的旋转方向，具体用于：
将放置第一智能体家具的房间地板划分为多个单元格；
采用下式计算第一智能体家具的旋转方向：
Figure 555203DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 815283DEST_PATH_IMAGE002
表示旋转方向，
Figure 425256DEST_PATH_IMAGE003
时，表示顺时针旋转，
Figure 454392DEST_PATH_IMAGE004
时，表示逆时针旋转，
Figure 226039DEST_PATH_IMAGE005
时，表示不旋转，
Figure 474880DEST_PATH_IMAGE006
表示时刻，
Figure 888544DEST_PATH_IMAGE007
表示时刻变量；
Figure 772186DEST_PATH_IMAGE008
表示
Figure 980313DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具顺时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 949406DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 901182DEST_PATH_IMAGE009
时刻第一智能体家具逆时针旋转一步时，碰撞到的单元格的总数；
Figure 904910DEST_PATH_IMAGE011
表示权重因子，
Figure 18360DEST_PATH_IMAGE012
表示源布局中的第一智能体家具的方向，
Figure 474749DEST_PATH_IMAGE013
表示目标布局中与第一智能体家具对应的第二智能体家具的方向，
Figure 728750DEST_PATH_IMAGE014
表示将对象的当前方向旋转至目标方向。
6.根据权利要求5所述的智能体家具协同运动控制系统，其特征在于，所述建立模块具体用于：
计算源布局中的第一智能体家具与目标布局中的多个第二智能体家具之间距离，计算公式如下：
Figure 852564DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 668073DEST_PATH_IMAGE016
表示源布局中的第一智能体家具，
Figure 611759DEST_PATH_IMAGE017
表示目标布局中的第二智能体家具，
Figure 905337DEST_PATH_IMAGE018
表示第一智能体家具
Figure 618078DEST_PATH_IMAGE019
与第二智能体家具
Figure 604488DEST_PATH_IMAGE020
之间的距离；
Figure 536934DEST_PATH_IMAGE021
表示第一智能体家具
Figure 368624DEST_PATH_IMAGE019
的位置，
Figure 935872DEST_PATH_IMAGE022
表示第二智能体家具
Figure 93184DEST_PATH_IMAGE020
的位置，
Figure 11461DEST_PATH_IMAGE023
表示第一智能体家具
Figure 646842DEST_PATH_IMAGE019
的投影面积，
Figure 334175DEST_PATH_IMAGE024
表示第二智能体家具
Figure 662388DEST_PATH_IMAGE020
的投影面积，
Figure 536803DEST_PATH_IMAGE025
表示第一平衡因子，
Figure 745849DEST_PATH_IMAGE026
表示第二平衡因子，
Figure 287688DEST_PATH_IMAGE027
表示第一智能体家具
Figure 786803DEST_PATH_IMAGE019
的高度，
Figure 414093DEST_PATH_IMAGE028
表示第二智能体家具
Figure 391277DEST_PATH_IMAGE020
的高度，
Figure 787623DEST_PATH_IMAGE029
表示向量模，
Figure 723218DEST_PATH_IMAGE030
表示取绝对值；
建立距离最小的第二智能体家具与第一智能体家具之间的对应关系。
7.根据权利要求5所述的智能体家具协同运动控制系统，其特征在于，所述第二控制模块具体用于：
若第一优先级数据的优先级大于或等于第三优先级数据的优先级，则控制第一智能体家具继续前进，并控制第三家具对第一智能体家具的继续前进进行避让；
若第一优先级数据的优先级小于第三优先级数据的优先级，则控制第三智能体家具继续前进，并控制第一家具对第三智能体家具的继续前进进行避让。
8.一种计算机终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任意一项所述的方法。
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