本發(fā)明涉及特種作業(yè)，具體涉及一種工作犬與機器人協(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)時存在一些局限性，例如負重能力有限、在極端環(huán)境下的耐受性不足等。四足機器人具有良好的機動性和負重能力，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，工作犬與機器狗的應(yīng)用多為獨立進行，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，在運送任務(wù)點所需要的載物時，對路徑的規(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器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)來解決上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種工作犬與機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)：旨在通過將工作犬與四足機器人進行有機結(jié)合，通過精確的路徑規(guī)劃來實現(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)方案實現(xiàn)：
3、一種工作犬與機器人協(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)對任務(wù)點進行位置信息標記，形成任務(wù)點位置信息集合，并將任務(wù)點位置信息集合發(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)點位置信息集合并獲取機器人載物起點位置信息，基于機器人載物起點位置信息和任務(wù)點位置信息集合生成待選執(zhí)行路徑，計算待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測特征值，基于執(zhí)行預(yù)測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)送至機器人執(zhí)行模塊；
6、機器人執(zhí)行模塊，用于接收執(zhí)行路徑并按照執(zhí)行路徑完成任務(wù)需求：獲取執(zhí)行路徑上每個任務(wù)點位置的坐標，計算相鄰任務(wù)點位置之間的執(zhí)行行駛角，按照執(zhí)行行駛角控制機器人在執(zhí)行路徑中相鄰的任務(wù)點之間行駛，在行駛過程中計算修正角度誤差值，并根據(jù)角度誤差值控制機器人調(diào)整行駛角度。
7、進一步地，基于機器人載物起點位置信息和任務(wù)點位置信息集合生成若干個待選執(zhí)行路徑具體包括以下過程：
8、將機器人載物起點的載物重量設(shè)定為起點運送量，將任務(wù)點位置所需的載物重量設(shè)定為任務(wù)需求量，將任務(wù)需求量進行累加記為路徑需求量，
9、若起點運送量大于或等于路徑需求量，則按照任務(wù)點距離機器人載物位置的距離遠近依次將任務(wù)點進行連線，形成待選執(zhí)行路徑；
10、若起點運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)，在每個任務(wù)點設(shè)置一個導(dǎo)航點，對每個導(dǎo)航點按照采樣間隔值的采樣順序進行粗組合，得到若干個粗組合組；
13、步驟二：將每個粗組合組的第一個導(dǎo)航點和第二個導(dǎo)航點組成參考向量，將剩下的第個點與第個導(dǎo)航點組成向量，其中，，計算和m之間的角度，其中，角度的計算公式如下：
14、；
15、步驟三：將與閾值角度進行比較，若第個點的大于閾值角度，則將排列在第個點前面的導(dǎo)航點細分為一組，將排列在第個點前面的導(dǎo)航點重復(fù)步驟二與步驟三完成對粗組合的細分，并將每一個細分后的組中的導(dǎo)航點連線為待選執(zhí)行路徑。
16、進一步地，計算待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測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)點的目標信息、第二任務(wù)點的目標信息直到第g任務(wù)點的目標信息；其中，第一任務(wù)點的目標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)點的目標信息包括第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)點分配的算力冗余量，算力故障觸發(fā)頻率為機器人未到達任務(wù)點的概率，載物傳輸距離為機器人載物起點位置到任務(wù)點載物傳輸距離；
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)點執(zhí)行預(yù)測系數(shù)；直到計算得到第g任務(wù)點執(zhí)行預(yù)測系數(shù)；
19、將所有執(zhí)行預(yù)測系數(shù)的和值記為待選執(zhí)行路徑的執(zhí)行預(yù)測特征值。
20、進一步地，基于執(zhí)行預(yù)測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)測特征值是否大于執(zhí)行預(yù)測特征值閾值，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、進一步地，計算相鄰任務(wù)點位置之間的執(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)點坐標。
25、進一步地，判斷機器人在任務(wù)點是否需要轉(zhuǎn)彎具體包括以下過程：
26、對于執(zhí)行路徑的第一個任務(wù)點，首先求出其與執(zhí)行路徑第二個任務(wù)點連線形成的角度：；其中，第一個任務(wù)點的坐標為，第二個任務(wù)點的坐標為；計算機器人到達第一個任務(wù)點的執(zhí)行行駛角，計算角度與執(zhí)行行駛角的差值，基于差值調(diào)整轉(zhuǎn)彎角度；
27、對于執(zhí)行路徑的最后一個任務(wù)點，到達終點后任務(wù)即可被視為完成，無需轉(zhuǎn)彎；
28、對于執(zhí)行路徑中其他任務(wù)點，分別求出其與相鄰任務(wù)點連線形成的角度、：；；其中，執(zhí)行路徑中其他任務(wù)點的坐標為，相鄰任務(wù)點的坐標分別為、，計算和的差值，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、進一步地，在行駛過程中計算修正角度誤差值具體包括以下過程：
30、獲取機器人當(dāng)前位置，該相鄰的任務(wù)點，根據(jù)計算公式，得到修正系數(shù)曲線，其中，為采樣時間間隔值對應(yīng)的采間時間序號，，且為正整數(shù)；基于修正曲線計算修正角度誤差值：；其中，為常量，由系統(tǒng)進行設(shè)置，為采間時間序號對應(yīng)的修正系數(shù)，為采間時間序號對應(yīng)的修正系數(shù)。
31、相比于現(xiàn)有方案，本發(fā)明實現(xiàn)的有益效果：
32、精準任務(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)對任務(wù)點進行位置信息標記，形成準確的任務(wù)點位置信息集合。這種基于工作犬實地定位的方式，能夠充分利用工作犬靈活、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力，快速且精準地確定任務(wù)點位置，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或環(huán)境復(fù)雜的任務(wù)場景。
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、資源消耗等方面達到優(yōu)化，有效提高了機器人執(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間浪費。
34、精確機器人執(zhí)行：在行駛過程中，實時計算修正角度誤差值并據(jù)此調(diào)整行駛角度，保證了機器人行駛的準確性和穩(wěn)定性，即使在復(fù)雜地形或存在干擾的情況下，也能確保機器人按照預(yù)定路徑準確完成任務(wù)需求，提高了整個協(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：工作犬負責(zé)快速精準定位任務(wù)點，機器人則按照規(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器人的精確執(zhí)行能力，兩者優(yōu)勢互補，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。