本發(fā)明涉及特種作業(yè)，具體涉及一種工作犬與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、工作犬（如警犬、搜救犬、軍犬等）在治安、反恐、救援等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，然而，工作犬在執(zhí)行任務(wù)時(shí)存在一些局限性，例如負(fù)重能力有限、在極端環(huán)境下的耐受性不足等。四足機(jī)器人具有良好的機(jī)動(dòng)性和負(fù)重能力，能夠攜帶多種科技設(shè)備（如視頻采集設(shè)備、傳感器、探測(cè)器、定位模組、捕獲網(wǎng)、武器等），并可在復(fù)雜地形中穩(wěn)定行走。但四足機(jī)器人缺乏生物犬的嗅覺和自主判斷能力，需要依賴人工操作或預(yù)設(shè)程序。

2、目前，工作犬與機(jī)器狗的應(yīng)用多為獨(dú)立進(jìn)行，尚未形成有效的協(xié)同作業(yè)模式，無法充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)送任務(wù)點(diǎn)所需要的載物時(shí)，對(duì)路徑的規(guī)劃不夠精確，導(dǎo)致協(xié)同作業(yè)效率低。

3、因此，亟需一種工作犬與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種工作犬與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)：旨在通過將工作犬與四足機(jī)器人進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過精確的路徑規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)高效、靈活的特種作業(yè)任務(wù)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種工作犬與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

4、工作犬任務(wù)定位模塊，用于基于工作犬上的定位系統(tǒng)對(duì)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行位置信息標(biāo)記，形成任務(wù)點(diǎn)位置信息集合，并將任務(wù)點(diǎn)位置信息集合發(fā)送至路徑規(guī)劃模塊；

5、路徑規(guī)劃模塊，用于接收任務(wù)點(diǎn)位置信息集合并獲取機(jī)器人載物起點(diǎn)位置信息，基于機(jī)器人載物起點(diǎn)位置信息和任務(wù)點(diǎn)位置信息集合生成待選執(zhí)行路徑，計(jì)算待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值，基于執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值判斷該待選執(zhí)行路徑是否滿足路徑執(zhí)行條件，若是，則將待選執(zhí)行路徑作為執(zhí)行路徑并發(fā)送至機(jī)器人執(zhí)行模塊；

6、機(jī)器人執(zhí)行模塊，用于接收?qǐng)?zhí)行路徑并按照?qǐng)?zhí)行路徑完成任務(wù)需求：獲取執(zhí)行路徑上每個(gè)任務(wù)點(diǎn)位置的坐標(biāo)，計(jì)算相鄰任務(wù)點(diǎn)位置之間的執(zhí)行行駛角，按照?qǐng)?zhí)行行駛角控制機(jī)器人在執(zhí)行路徑中相鄰的任務(wù)點(diǎn)之間行駛，在行駛過程中計(jì)算修正角度誤差值，并根據(jù)角度誤差值控制機(jī)器人調(diào)整行駛角度。

7、進(jìn)一步地，基于機(jī)器人載物起點(diǎn)位置信息和任務(wù)點(diǎn)位置信息集合生成若干個(gè)待選執(zhí)行路徑具體包括以下過程：

8、將機(jī)器人載物起點(diǎn)的載物重量設(shè)定為起點(diǎn)運(yùn)送量，將任務(wù)點(diǎn)位置所需的載物重量設(shè)定為任務(wù)需求量，將任務(wù)需求量進(jìn)行累加記為路徑需求量，

9、若起點(diǎn)運(yùn)送量大于或等于路徑需求量，則按照任務(wù)點(diǎn)距離機(jī)器人載物位置的距離遠(yuǎn)近依次將任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行連線，形成待選執(zhí)行路徑；

10、若起點(diǎn)運(yùn)送量小于路徑需求量，則按照粗組合的方式得到待選執(zhí)行路徑。

11、進(jìn)一步地，按照粗組合的方式得到待選執(zhí)行路徑具體包括以下過程：

12、步驟一：設(shè)置為粗組合參數(shù)，在每個(gè)任務(wù)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)，對(duì)每個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)按照采樣間隔值的采樣順序進(jìn)行粗組合，得到若干個(gè)粗組合組；

13、步驟二：將每個(gè)粗組合組的第一個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)和第二個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)組成參考向量，將剩下的第個(gè)點(diǎn)與第個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)組成向量，其中，，計(jì)算和m之間的角度，其中，角度的計(jì)算公式如下：

14、；

15、步驟三：將與閾值角度進(jìn)行比較，若第個(gè)點(diǎn)的大于閾值角度，則將排列在第個(gè)點(diǎn)前面的導(dǎo)航點(diǎn)細(xì)分為一組，將排列在第個(gè)點(diǎn)前面的導(dǎo)航點(diǎn)重復(fù)步驟二與步驟三完成對(duì)粗組合的細(xì)分，并將每一個(gè)細(xì)分后的組中的導(dǎo)航點(diǎn)連線為待選執(zhí)行路徑。

16、進(jìn)一步地，計(jì)算待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值具體包括以下過程：

17、獲得待選執(zhí)行路徑上的第一任務(wù)點(diǎn)的目標(biāo)信息、第二任務(wù)點(diǎn)的目標(biāo)信息直到第g任務(wù)點(diǎn)的目標(biāo)信息；其中，第一任務(wù)點(diǎn)的目標(biāo)信息包括第一算力冗余量、第一算力故障觸發(fā)頻率和第一載物傳輸距離；第g任務(wù)點(diǎn)的目標(biāo)信息包括第g算力冗余量、第g算力故障觸發(fā)頻率和第g載物傳輸距離；其中，算力冗余量為路徑規(guī)劃模塊為任務(wù)點(diǎn)分配的算力冗余量，算力故障觸發(fā)頻率為機(jī)器人未到達(dá)任務(wù)點(diǎn)的概率，載物傳輸距離為機(jī)器人載物起點(diǎn)位置到任務(wù)點(diǎn)載物傳輸距離；

18、將第一算力冗余量、第一算力故障觸發(fā)頻率和第一載物傳輸距離相加得到第一任務(wù)點(diǎn)執(zhí)行預(yù)測(cè)系數(shù)；直到計(jì)算得到第g任務(wù)點(diǎn)執(zhí)行預(yù)測(cè)系數(shù)；

19、將所有執(zhí)行預(yù)測(cè)系數(shù)的和值記為待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值。

20、進(jìn)一步地，基于執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值判斷該待選執(zhí)行路徑是否滿足路徑執(zhí)行條件具體包括以下過程：

21、加載執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值閾值，其值由系統(tǒng)設(shè)定且存于系統(tǒng)中，判斷執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值是否大于執(zhí)行預(yù)測(cè)特征值閾值，若是，則判定待選執(zhí)行路徑滿足路徑執(zhí)行條件，若否，則判定待選執(zhí)行路徑不滿足路徑執(zhí)行條件。

22、進(jìn)一步地，計(jì)算相鄰任務(wù)點(diǎn)位置之間的執(zhí)行行駛角具體包括以下過程：

23、；

24、其中，，，為與相鄰的任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)。

25、進(jìn)一步地，判斷機(jī)器人在任務(wù)點(diǎn)是否需要轉(zhuǎn)彎具體包括以下過程：

26、對(duì)于執(zhí)行路徑的第一個(gè)任務(wù)點(diǎn)，首先求出其與執(zhí)行路徑第二個(gè)任務(wù)點(diǎn)連線形成的角度：；其中，第一個(gè)任務(wù)點(diǎn)的坐標(biāo)為，第二個(gè)任務(wù)點(diǎn)的坐標(biāo)為；計(jì)算機(jī)器人到達(dá)第一個(gè)任務(wù)點(diǎn)的執(zhí)行行駛角，計(jì)算角度與執(zhí)行行駛角的差值，基于差值調(diào)整轉(zhuǎn)彎角度；

27、對(duì)于執(zhí)行路徑的最后一個(gè)任務(wù)點(diǎn)，到達(dá)終點(diǎn)后任務(wù)即可被視為完成，無需轉(zhuǎn)彎；

28、對(duì)于執(zhí)行路徑中其他任務(wù)點(diǎn)，分別求出其與相鄰任務(wù)點(diǎn)連線形成的角度、：；；其中，執(zhí)行路徑中其他任務(wù)點(diǎn)的坐標(biāo)為，相鄰任務(wù)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為、，計(jì)算和的差值，判斷差值是否超過預(yù)設(shè)角度閾值，若是，則判斷需要轉(zhuǎn)彎，若否，則判斷不需要轉(zhuǎn)彎。

29、進(jìn)一步地，在行駛過程中計(jì)算修正角度誤差值具體包括以下過程：

30、獲取機(jī)器人當(dāng)前位置，該相鄰的任務(wù)點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算公式，得到修正系數(shù)曲線，其中，為采樣時(shí)間間隔值對(duì)應(yīng)的采間時(shí)間序號(hào)，，且為正整數(shù)；基于修正曲線計(jì)算修正角度誤差值：；其中，為常量，由系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，為采間時(shí)間序號(hào)對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)，為采間時(shí)間序號(hào)對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)。

31、相比于現(xiàn)有方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果：

32、精準(zhǔn)任務(wù)定位：工作犬任務(wù)定位模塊利用工作犬上的定位系統(tǒng)對(duì)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行位置信息標(biāo)記，形成準(zhǔn)確的任務(wù)點(diǎn)位置信息集合。這種基于工作犬實(shí)地定位的方式，能夠充分利用工作犬靈活、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力，快速且精準(zhǔn)地確定任務(wù)點(diǎn)位置，為后續(xù)作業(yè)提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，尤其適用于一些人類難以直接到達(dá)或環(huán)境復(fù)雜的任務(wù)場(chǎng)景。

33、高效路徑規(guī)劃：本發(fā)明生成的執(zhí)行路徑不僅可行，而且在執(zhí)行效率、資源消耗等方面達(dá)到優(yōu)化，有效提高了機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的效率和成功率，減少了不必要的路徑探索和時(shí)間浪費(fèi)。

34、精確機(jī)器人執(zhí)行：在行駛過程中，實(shí)時(shí)計(jì)算修正角度誤差值并據(jù)此調(diào)整行駛角度，保證了機(jī)器人行駛的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，即使在復(fù)雜地形或存在干擾的情況下，也能確保機(jī)器人按照預(yù)定路徑準(zhǔn)確完成任務(wù)需求，提高了整個(gè)協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

35、協(xié)同作業(yè)優(yōu)勢(shì)：工作犬負(fù)責(zé)快速精準(zhǔn)定位任務(wù)點(diǎn)，機(jī)器人則按照規(guī)劃好的路徑高效執(zhí)行任務(wù)，充分發(fā)揮了工作犬的靈活性和機(jī)器人的精確執(zhí)行能力，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，大大提高了作業(yè)效率和質(zhì)量，拓展了作業(yè)范圍和應(yīng)用場(chǎng)景，可廣泛應(yīng)用于各種需要復(fù)雜環(huán)境作業(yè)的領(lǐng)域。