(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 202210821221.X (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区砚瓦池 正街47号 (72)发明人 傅翔　刘惠　骆杰　丁博　舒潇　 高梓健　翟远钊　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 专利代理师 陈晖 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) G06F 21/62(2013.01) G06T 7/90(2017.01) (54)发明名称 一种基于区块链共同认知的多机器人快速 目标搜索方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于区块链共同认知的 多机器人快速目标搜索方法， 目的是实现机器人 快速搜索。 技术方案是先构建目标搜索场景， 机 器人上安装传感器、 游走避障模块、 数据采集模 块、 数据处理模块、 全局定位模块、 邻居感知模 块、 区块链接口、 Hashgraph数据接收模块、 Hashgraph共识模块和智能合约模块； 机器人采 集原始图像数据， 邻居感知模块构建邻居机器人 列表； 区块链接口和数据接收模块封装交易， 打 包到事件中， 并同步区块链的数据； 共识模块进 行信息交互， 确定本地数据接收模块中的事件； 智能合约模块提取事件数据并构建共同认知， 利 用共同认知进行目标搜索。 采用本发 明能使多机 器人快速有效地构建共同认知， 快速 搜索目标。 权利要求书6页 说明书20页 附图3页 CN 115333745 A 2022.11.11 CN 115333745 A 1.一种基于区块链共同认知的多机器人快速目标搜索方法， 其特征在于包括以下步 骤： 第一步： 构建目标搜索场景； 目标搜索场景包括： 全局定位系统， 栅格化的地面， 障碍 物， 围墙， N个目标点， M个机器人， 以及由M个机器人组成的多机器人区块链网络， N≥1， M≥ 2； 目标点随机 分散在目标搜索场景中； 机器人类型设定为普通机器人即类型1， 游骑 兵机器 人即类型2和拜占庭机器人即类型3； 普通机器人为正常的目标搜索机器人； 三类机器人上 都安装有传感器、 游走避障模块、 数据采集模块、 数据处理模块、 全局定位模块、 邻居感知 模 块、 区块链接口、 Hashgraph数据接收模块、 Hashgraph共识模块和智能合约模块； 游骑兵机 器人的通信范围比普通机器人大， 速度比普通机器人快， 可跨越障碍物到达其他区域； 拜占 庭机器人指数据采集模块、 数据处理模块或者全局定位模块受到内部损坏或者外部控制的 机器人， 拜占庭机器人采集到的信息出现误差或者是被外部黑客控制， 控制者注入的恶意 程序故意伪造错 误信息； 全局定位模块 安装在机器人 上， 用于对每 个机器人定位； 设置M个机器人的类型； 将M个机器人定义为机器人节点1， 机器人节点2， …， 机器人节 点m，…， 机器人节点M； 1， 2， ...， m， ...， M为机器人的标识号； 初始化3个空列表， 普通机器人 预设列表R1， 游 骑兵机器人预设列表R2， 拜占庭机器人预设列表R3； 分别设置游 骑兵机器人 和拜占庭机器人的个数为E和F， E+F<M； 从M个机器人的标识号组成的列表中随机选择E个序 号存入R2列表， 从剩余的M ‑E个标识号中选择F个存入R3列表； 将剩余的M ‑E‑F个机器人标识 号存入R1列表； 每个机器人上安装有感知八个方向障碍物的红外传感器和采集地面图像的下视摄像 头， 还安装有游走避障模块， 数据采集模块， 数据处理模块， 全局定位模块、 邻居感知模块， 区块链接口模块， Hashgraph数据接收模块， Hashgraph共识模块和智能合约模块这些软件 模块； 机器人节点m的游走避障模块与机器人节点m机体上的红外传感器、 智能合约模块相 连， 从布署在机器人节点m机体上前、 后、 左、 右、 左前、 左后、 右前、 右后8个方向的红外传感 器接收传感数据， 从机器人节点m的智能合约模块接收的M个机器人 的共同认知， 根据传感 数据和共同认知计算这8个方向是否有障碍物， 得到对机器人节点m的动作指令， 包括向前 直走， 向后退， 向左转弯和向右转弯的指令； 将动作指令发送给机器人节点m的游走避障模 块； 机器人节点m的数据采集模块与机器人节点m的下视摄像头传感器、 机器人节点m的数 据处理模块相连， 负责采集地面图像数据； 它从下视摄像头接收图像， 将图像转换为数字信 息， 得到数字化图像， 将数字化图像发送给机器人节点m的数据处 理模块； 机器人节点m的数据处理模块与机器人节点m的数据采集模块、 区块链接口相连， 从数 据采集模块接收数字化图像， 识别图像中的颜色， 得到图像的颜色特征信息， 将图像的颜色 特征信息发送给区块链接口； 机器人节点m的全局定位模块与全局定位系统、 机器人节点m的邻居感知模块相连， 负 责从全局定位系统获取M个机器人的全局位置信息， 将M个机器人的全局位置信息发送给机 器人节点m的邻居感知模块； 机器人节点m的邻居感知模块与机器人节点m的全局定位模块、 机器人节点m的区块链 接口相连， 负责根据M个机器人的位置信息计算出周围有哪些邻居， 得到机器人节点m的邻权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115333745 A 2居列表； 将机器人节点m的邻居列表发送给机器人节点m的区块链接口； 机器人节点m的区块链接口与机器人节点m的数据处理模块、 全局定位模块、 邻居感知 模块、 Hashgr aph数据接收模块相连， 它从机器人节点m的数据处理模块接收数据图像的颜 色特征信息， 从机器人节点m的全局定位模块接收机器人节点m的位置信息， 从机器人节 点m 的邻居感知模块接收机器人节点m的邻居列表， 负责将这3种信息打包成一个数据包， 并将 该数据包提交到 Hashgraph数据接收模块； 机器人节点m的Hashgraph数据接收模块与机器人节点m的区块链接口、 机器人节点m的 Hashgraph共识模块相连， 它从机器人节点m的区块链接口接收数据包， 并将数据包再进行 封装， 封装成为 一个交易， 提交给机器人m的Hashgraph共识模块； 机器人节点m的Hashgraph共识模块与机器人节点m的Hashgraph数据接收模块和智能 合约模块相连； 负责数据共识； 包括将从Hashgraph数据接收模块接收的交易添加到 Hashgraph区块链的一个事件中， 通过Gossipabout  Gossip协议与机器人节点p同步 Hashgraph区块链数据， p≠m， 并采用Hashgraph共识算法对Hashgraph区块链中的数据进行 排序， 得到全体机器人确认的具有全局一致顺序的数据， 即共识数据， 将共识数据发送给机 器人节点m的智能合约模块； 对Hashgraph共识模块的Gossip  about Gossip协议进行 改进 以满足机器人通信受限的约束； 机器人节点m的智能合约模块从机器人节点m的Hashgraph共识模块接收共识数据， 负 责处理共识数据， 形成共同认知， 将共同认知发送给游走避障模块； M个机器人点对点 地通过无线通信方式连接构成多机器人区块链网络； 第二步： M个机器人并行采集地面原始图像数据并对原始图像数据进行预处理， 机器人 节点m采集地面原始图像数据并对原始图像数据进 行预处理的方法是： 机器人节点m的数据 采集模块通过下视摄像头采集地面原始图像数据， 机器人节点m的数据 处理模块对原始数 据进行预处理， 方法是： 2.1机器人节点m的游走避障模块控制机器人节点m方向随机的游走在目标搜索场景 中， 同时数据采集模块周期性地通过下视摄像头采集地面栅格的图像并将图像转化为RGB 即红绿蓝三 通道像素矩阵信息； 2.2机器人节点m的数据处理模块计算RGB三个通道的像素值并根据该值确定图像的颜 色， 得到图像颜色特 征； 2.3机器人节点m的数据处理模块对得到的图像颜色特征进行二分类操作， 即对根据图 像颜色特征分配一个估计值， 如果颜色是目标对应的颜色， 将颜色特征估计值设为1， 转 2.4； 如果 不是目标对应的颜色， 颜色特 征估计值设为0， 转2.4； 2.4设置机器人节点m的行为， 方法是： 检查机器人节点m的标识号存在于第一步设置的 三个机器人预设列表中的哪一个； 若标识号m在普通机器人预设列表R1或者游骑兵机器人 预设列表R2中， 则机器人节点m的行为设置如下： 机器人节点m的数据处理模块将颜色特征 估计值发送给区块链接口； 同时全局定位模块记录该时刻当前机器人的位置(x,y)即该栅 格的位置， 将机器人的位置发送给区块链接口， 转第三步； 若标识号m在拜占庭机器人预设 列表R3中， 则设置拜占庭机器人的行为如下： 机器人节 点m的数据处理模块将颜色特征估计 值发送给区块链接口， 同时全局定位模块将当前机器人的位置(x,y)篡改为一个随机位置 值发送给区块链接口， 转第三 步；权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115333745 A 3