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专利号: 2017104021566
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:它包括器蜜蜂系统(100)和集群控制系统(109);所述机器蜜蜂系统(100)包括协同控制器(101)、传感器模块(102),定位系统(103)、执行机构(104)和通信模块(105);所述集群控制系统(109)包括控制器(106)、通信模块(107)和同步模块(108);其特征在于:当需要机器蜜蜂执行同一任务时,集群控制系统(109)的控制器(106),用于计算和产生机器蜜蜂的集体所需的任务信息和资源需求;同步模块(108)用于产生同步信息,统一整个群体中各个机器蜜蜂个体的时间标准;通信模块(107)将集群控制系统的控制器(106)产生的任务信息和资源需求,以及同步模块(108)产生的同步信息发送到每个机器蜜蜂;机器蜜蜂的通信模块(105)能够接收集群控制系统的通信信号,以及其他机器蜜蜂系统的通信信号;接收到通信信号后,能够根据自身当前任务和资源情况予以响应;机器蜜蜂系统(100)的传感器模块(102)会感知外界的实时状态;定位系统(103)探测机器蜜蜂所在的实时位置及周围环境信息;执行机构(104)用于完成各种机器蜜蜂预先定义的动作,包括起飞、飞行、降落、加速、减速和采蜜;采集的数据通过机器蜜蜂系统的通信模块(105)传输给同团队的其他机器蜜蜂,以便进行信息的共享和蜜蜂集群的协同;协同控制器(101)对能够与其他机器蜜蜂的协同控制器进行分布式计算,通过通信模块(105)组成分布式协同控制器,能够根据各自的物理状态和任务的状态、以及邻近蜜蜂的相关信息进行分析和协同计算,进而调整本机器蜜蜂的位置和相应的动作,达到协同完成同一个任务的目的。

2.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述集群控制系统(109)与机器蜜蜂系统(100)是一对多的关系,它们之间能够通过通信模块来联系。

3.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述集群控制系统(109)包括控制器(106)、通信模块(107)和同步模块(108),不需要保持一直与机器蜜蜂系统(100)联网,只需要布置任务的时候联网布置一次任务就可以;当布置任务的时候,所有机器蜜蜂系统(100)均在集群控制系统(109)的通信模块(107)工作范围内,能够接收到集群控制系统(109)的通信模块(107)发布的任务信息。

4.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述机器蜜蜂系统(100)的协同控制器(101)能够通过通信模块(105)与附近的其他机器蜜蜂系统(100)的协同控制器(101)组成分布式计算网络,共同完成集群控制系统(109)的控制器(106)下达的任务目标。

5.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述机器蜜蜂系统(100)根据传感器模块(102)感知外界的信息,以便与附近的机器蜜蜂控制协调,指导协同控制器(101)控制机器蜜蜂系统内的四个模块的工作,来协同完成相应的任务动作;

机器蜜蜂系统的传感器模块包含视觉感知(包括摄像头),嗅觉感知,以便能够识别花朵花粉,躲避障碍物,和帮助识别其他情况(例如通过视觉和通信识别机器蜜蜂),此外,机器蜜蜂依靠计算机视觉(传感器模块和定位系统)对环境进行检测,分析周围环境的特征,实现自我规划路径,躲避障碍物。

6.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述机器蜜蜂系统(100)根据定位系统能够定位机器蜜蜂自身的位置,以便成为和同伴进行信息交流、任务分配和操作调整的依据;

所述机器蜜蜂系统(100)通过执行机构(104)控制机器蜜蜂的当前各类动作,包括飞行机构、爬行机构和采蜜机构;

所述机器蜜蜂系统(100)通过通信模块(105)可以和其他机器蜜蜂系统通信,也可以和集群控制系统(109)通信,优选地,使用自组织网络。

7.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述集群控制系统(109)的控制器(106)用于获取用户的指令和任务数据,并将用户的指令和任务数据进行分解计算,分配给机器蜜蜂集群。

8.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述集群控制系统(109)的通信模块(107),用于信息传输,包括向多个机器蜜蜂系统发布任务的信息,也可以接收来自多个机器蜜蜂系统的数据(如机器蜜蜂传回图像、任务完成回归报告),还可以向多个机器蜜蜂系统发布同步信息和时间信号。

9.根据权利要求1所述一种机器蜜蜂的集群控制方法与系统,其特征在于:所述集群控制系统(109)的同步模块(108)是标准的时候信号,用于调控整个机器蜜蜂集群的时间,确保不同机器蜜蜂在接收任务时能够统一各自的时间标准,并接收机器蜜蜂传回的同步成功或失败的信息。

10.根据权利要求1所述的集群控制方法与系统,其特征在于:通过分布在各个机器蜜蜂体系统(100)内的协同控制器(101)联网组成分布式计算网络,完成任务的分解计算和机器蜜蜂的行为控制,进而控制着整个群体;用户只需要分配一次任务,任务分配完以后,在整个任务执行过程中,不需要强制的中心控制器和用户的干预;机器蜜蜂系统(100)具有自治的特质,之间彼此高度连接,互相感知,某一只机器蜜蜂的故障不影响整个任务的顺利完成。