文獻(xiàn)綜述-機(jī)器人通信

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1、文獻(xiàn)綜述題目未知環(huán)境中多機(jī)器人通信技術(shù)研究姓名杜帥鋒專(zhuān)業(yè)通信工程學(xué)號(hào)201251004指導(dǎo)教師邵杰鄭州科技學(xué)院信息工程學(xué)院二〇一六年三月8目錄1前言11.1概述11.2設(shè)計(jì)研究的背景意義12多機(jī)器人通信方式22.1多機(jī)器人通信方式介紹22.2基于多機(jī)器人通信模型研究22.2.1機(jī)器人通信訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議32.2.2智能體通信方式33基本通信模式43.1C/S模型43.2基于Zigbee通信43.3云計(jì)算多機(jī)器人54國(guó)內(nèi)外研究狀態(tài)與水平55多機(jī)器人通信系統(tǒng)研究展望6致謝7參考文獻(xiàn)781前言目前，機(jī)器人技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合學(xué)科，集中了機(jī)械、

2、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多學(xué)科最新研究成果，代表了機(jī)電一體化的最高成就。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的能力不斷提高,機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域也不斷開(kāi)拓,尤其是一些危險(xiǎn)的、特殊的領(lǐng)域人們對(duì)其“智能”的要求也日益提高，由于單機(jī)器人的局限性,一些復(fù)雜任務(wù)需要通過(guò)多機(jī)器人協(xié)調(diào)來(lái)完成，要求多機(jī)器人之間具有協(xié)作能力。主要通過(guò)書(shū)籍和網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)了解國(guó)內(nèi)外群體機(jī)器人協(xié)調(diào)工作中通信技術(shù)研究歷史和現(xiàn)狀。1.1概述本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：主要介紹了多機(jī)器人通信研究發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀，指出了論文的課題背景。介紹了國(guó)內(nèi)外多機(jī)器人通信的各種通信方式，并重點(diǎn)介紹了三種主流的群體機(jī)器

3、人通信方式，并以此引出兩種實(shí)驗(yàn)與仿真。對(duì)全文內(nèi)容的總結(jié)說(shuō)明，并指出了新的研究方向和仍然需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。1.2設(shè)計(jì)研究的背景意義目前人們對(duì)多機(jī)器人的研究主要集中在運(yùn)動(dòng)控制層,即研究多機(jī)器人忽略了多機(jī)器人協(xié)調(diào)最基本的問(wèn)題,即多機(jī)器人之間信息的傳遞;多機(jī)器人之間通過(guò)必要的信息交流,從多機(jī)器人的同步或協(xié)調(diào),如坐標(biāo)確定、路徑規(guī)劃、防止死鎖、避免碰撞等,這雖然是很有必要的,但忽略了多機(jī)器人系統(tǒng)的角度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中單個(gè)機(jī)器人的控制。多機(jī)器人協(xié)作和控制研究的基本思想就是將多機(jī)器人之間的協(xié)作看作一個(gè)群體，研究其協(xié)作機(jī)制，從而充分發(fā)揮多機(jī)器人系統(tǒng)各種內(nèi)在的

4、優(yōu)勢(shì)。為了有效地交流和協(xié)商，必須解決機(jī)器人之間信息處理與傳輸問(wèn)題，即多機(jī)器人通信問(wèn)題。多機(jī)器人技術(shù)是機(jī)器人學(xué)發(fā)展的一個(gè)新方向.一方面,由于某些任務(wù)的復(fù)雜性,單個(gè)機(jī)器人難以完成時(shí),常通過(guò)多機(jī)器人之間的合作來(lái)完成;另一方面,通過(guò)多機(jī)器人間的合作,可提高機(jī)器人系統(tǒng)在作業(yè)過(guò)程中的效率,進(jìn)而當(dāng)工作環(huán)境發(fā)生變化或機(jī)器人系統(tǒng)局部發(fā)生故障時(shí),多機(jī)器人系統(tǒng)仍可通過(guò)本身具有的合作關(guān)8系完成預(yù)定的任務(wù).2多機(jī)器人通信方式2.1多機(jī)器人通信方式介紹在多機(jī)器人系統(tǒng)中，通過(guò)通信多機(jī)器人系統(tǒng)中各機(jī)器人了解其它機(jī)器人的意圖、目標(biāo)和動(dòng)作以及當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)等信息，進(jìn)而進(jìn)行有效

5、的磋商，協(xié)作完成任務(wù)。機(jī)器人之間的通信一般分為隱式通信和顯式通信兩類(lèi)隱式通信系統(tǒng)通過(guò)外界環(huán)境和自身傳感器來(lái)獲取所需的信息并實(shí)現(xiàn)相互之間的協(xié)作，機(jī)器人之間沒(méi)有直接進(jìn)行信息交換。在隱式通信中機(jī)器人在環(huán)境中留下某些特定信息，其通過(guò)傳感器獲取外界環(huán)境信息的同時(shí)，也可能獲取到其它的機(jī)器人遺留下的信息。此多機(jī)器人系統(tǒng)中，各機(jī)器人之間不存在數(shù)據(jù)的顯式交換，所以無(wú)法使用一些高級(jí)的協(xié)調(diào)協(xié)作策略，降低了完成復(fù)雜任務(wù)的能力。使用顯式通信的多機(jī)器人系統(tǒng)利用特定的通信介質(zhì)，快速有效地完成各機(jī)器人間信息的交互，實(shí)現(xiàn)許多在隱式通信下無(wú)法完成的高級(jí)協(xié)調(diào)協(xié)作策略。但由于多

6、機(jī)器人系統(tǒng)在通信的實(shí)時(shí)性、可靠性等方面有特殊要求，所以針對(duì)適用于多機(jī)器人系統(tǒng)分布式控制結(jié)構(gòu)的特定環(huán)境的通信機(jī)制的研究具有重要的意義。隱式通信與顯式通信是多機(jī)器人系統(tǒng)各具特色的兩種通信模式，如果將兩者各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，則多機(jī)器人系統(tǒng)就可以靈活地應(yīng)對(duì)各種動(dòng)態(tài)未知環(huán)境，完成許多復(fù)雜任務(wù)。多機(jī)器人通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大致分為：星形、環(huán)形、總線(xiàn)、網(wǎng)狀等。在各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，總線(xiàn)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在多機(jī)器人通信中應(yīng)用得較多?？偩€(xiàn)拓?fù)涞闹匾卣魇强刹捎枚嘀吩L(fǎng)問(wèn)和廣播介質(zhì)，易于組成分布式系統(tǒng)。總線(xiàn)拓?fù)涞牡湫痛硎侵囊蕴W(wǎng)?？偩€(xiàn)結(jié)構(gòu)是目前多機(jī)器人通信系統(tǒng)中采用最多的一

7、種拓?fù)湫问?，其?yōu)點(diǎn)是具有較好的堅(jiān)固性。2.2基于多機(jī)器人通信模型研究協(xié)作是多機(jī)器人系統(tǒng)的重要特征，協(xié)作的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)通信。在多智能體機(jī)器8人環(huán)境中，通信系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)，要為多機(jī)器人系統(tǒng)提供良好的通信平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)總體控制功能。2.2.1機(jī)器人通信訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議針對(duì)保證實(shí)時(shí)通信的研究工作有很多，如令牌總線(xiàn)、令牌環(huán)、分布式隊(duì)列雙總線(xiàn)、光纖分布數(shù)據(jù)接口等。這些解決方法都需要維持一個(gè)物理或邏輯環(huán)，增加的硬件設(shè)備導(dǎo)致費(fèi)用較高，管理和分發(fā)很復(fù)雜，帶來(lái)的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)將較大。在總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里總線(xiàn)式CSMA/CA得到廣泛應(yīng)用。CSMA/CA的目的是避免沖突，而不是檢測(cè)沖

8、突是否存在。CSMA/CA存取方式存在的一個(gè)問(wèn)題是報(bào)分組沖突后，仍然繼續(xù)發(fā)送直至全部結(jié)束，如果沖突各方檢測(cè)到?jīng)_突后能及時(shí)停止發(fā)送，則可使信道有效利用率得到提高。而CSMA/CD協(xié)議的存取方式是