(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210679725.2 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 西安工业大 学 地址 710072 陕西省西安市金花北路4 号 (72)发明人 曹凯　陈阳泉　高嵩　陈超波　 张嘉豪　李康　魏云博　 (74)专利代理 机构 西安佩腾特知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61226 专利代理师 张倩 (51)Int.Cl. G01N 33/00(2006.01) G01C 21/20(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于多机器人编队的空气污染源预警 定位方法 (57)摘要 本发明属于机器人环 境检测技术领域， 特别 涉及一种基于多机器人编队的空气污染源预警 定位方法， 通过对机器人所在的初始位置进行维 诺划分， 根据表示工作空间污染浓度分布的密度 函数确定每个维诺单元的质心， 驱动机器人向各 自维诺单元的质心移动， 在移动过程中机器人对 污染浓度进行 实时检测， 若检测到的污染浓度超 标则发出预警信息， 并及时更新维诺单元的质心 位置， 对机器人的路径进行纠正， 直至机器人移 动至质心位置 完成对污染源的定位。 权利要求书2页 说明书9页 附图32页 CN 114755373 A 2022.07.15 CN 114755373 A 1.一种基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特 征在于： 1） 指定机器人的工作区域， 构建全局地图； 2） 初始化机器人工作区域的污染源密度函数， 同时设定 污染浓度预警阈值； 3） 根据全局地图获取每个机器人的初始位置信息， 根据机器人的初始位置信 息对全局 地图进行维诺划分， 得到初始维诺单 元； 4） 根据初始化的污染源密度函数计算每 个初始维诺单 元的质心； 5） 设置用于计算机器人位置与质心位置之间误差的位置误差控制器， 该位置误差控制 器驱动机器人 前往质心； 6） 机器人实时采集工作区域的污染浓度信息， 并计算工作区域的污染源密度函数； 7） 判断当前污染浓度 是否超出设定的污染浓度 预警阈值， 在污染浓度超出预警阈值 时 进行预警； 8） 在全局地图中获取每个机器人的当前位置信息， 根据机器人的当前位置信 息对全局 地图重新进行维诺划分， 得到当前的维诺单 元； 9） 根据计算的污染源密度函数计算当前每 个维诺单 元的质心； 10） 判断机器人位置与步骤9） 的质心位置是否重合， 若机器人位置与质心位置重合， 则 判定机器人定位到空气污染源， 将机器人 的位置信息作为污染源的位置信息； 若机器人位 置与质心位置不重合， 则执 行步骤5） 。 2.根据权利要求1所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述机器人的数量至少为 4个。 3.根据权利要求2所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述步骤1） 还 包括在全局地图中确定障碍物区域， 所述 步骤9） 之后还 包括质心位置判断： 若有任一质心位于障碍物区域之内或全局地图之外， 则约束该质心位置， 直至所有质 心位于全局地图之内障碍物区域之外 。 4.根据权利要求3所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述约束质心位置为： 停止对该质心所在维诺单 元的重新划分， 位于该维诺单 元内的机器人处于等待状态； 随着工作区域内其他维诺单元的更新， 该机器人所在的维诺单元被动更新， 被动更新 后的维诺单 元质心随之改变直至位于障碍物区域之外全局地图之内。 5.根据权利要求4所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述质心位置判断之后还 包括： 判断机器人到达质心的路径上是否存在障碍物， 若存在， 则规划避障路径， 躲避障碍 物。 6.根据权利要求5所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述障碍物 区域为圆形， 障碍物在全局 地图中所占的障碍物实际区域位于障碍物 区域内， 并且障碍物实际区域的至少2个顶点与障碍物区域的边 缘相交。 7.根据权利要求6所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述规划避障路径包括： 计算避障半径， 避障半径为障碍物区域半径与机器人半径之和； 确定避障边线， 避 障边线为以障碍物区域的圆心为圆心， 以避 障半径为半径得到的圆权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114755373 A 2形边线； 确定避障路线， 机器人规划路径与避障边线相交的两点之前对应的弧线即为避障路 线， 其中避障路线对应的圆心角 θ 满足 。 8.根据权利要求7所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述工作区域的污染源密度函数的计算方法为克里金插值预测方法、 核密度估计法或径向 基插值法。 9.根据权利要求8所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法， 其特征在于： 所述构建全局地图的方法为遥感法、 测绘法或SLAM技 术。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114755373 A 3