网络化机器人群编队的分布式协调控制(2)
时间:2019-04-22 13:31 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
同时，由于真实的战场情况复杂多变，单个机器人很无法像实验室的理想情况一样执行任务，这时就需要多机器人并行协同。多机器人作战体系具有空间性分布特点，可以并行完成多个任务；具有资源的冗余性和功能的互补性，增加了系统的抗干扰性和鲁棒性；可以进行数据互传，扩大了执行任务的范围和能力。总体上说，多机器人作战体系相比单个机器人具有数量、协同、情报、速度等方面的优势，因此该领域日益成为军事机器人研究的重点[5]。 1.2 多移动机器人体系发展现状 对多机器人编队和体系的研究始于20世纪80年代末期，早期人们主要是想研究在多机器人构成的系统中的协同和配合问题[6]。此后，人们对机器人的研究不再局限于单机器人或不涉及分布式问题的简单求解，针对多人工智能和复杂系统的研究逐渐深化。这些研究分别把人工智能分布式概念、系统科学、社会学等诸多新兴概念引入了多机器人领域。 多机器人作战体系在很早就被国外军方予以了高度重视。许多美国学者在从事多机器人体系研究时都得到了美国军方研究计划（DARPA）的资助。这从侧面显示了多机器人技术在国外军事方向的被重视程度。 国外的多移动机器人体系研究最早兴起1985年，技术相对成熟，总体比国内领先较多。多机器人协同控制研究步入正轨始于1986年，当时机器人与自动化国际会议IEEE首先列出专题对其进行系统研究；之后，在1989年《Robotics and Autonomous System》期刊也刊出专辑；从研究兴起到现在的三十余年里，人们对多机器人领域里数据通信、路径规划、地图探索、控制协调等等的大量内容进行了研究。如美国国防部（DOD）在上世纪90年代起即实行了无人作战系统发展的计划，对无人地面作战平台进行研究[7]。而此后美国又先后制定了无人化地面战斗车（UGCV）计划[8]、联合军用机器人（JRP）计划[9]等等。 除了美国之外，许多国家也进行了关于无人化地面移动平台的研究。其中，就有英国的角斗士(Gladiator)战术无人车[10]，德国Diehl BGT 公司生产的CANGUＲU 自主车辆等等。而由克罗地亚DOKING公司生产的MV系列无人车可以完成扫雷作业。未来这些军用智能机器人可以在瞬息万变的战场环境中自动调整战术编队，完成掩护、进攻、排雷、搜索等复杂动作[11]。 1.3 多作战机器人体系发展趋势 目前多作战机器人正在向成本低廉化、功能模块化、控制智能化、交互网络化等方面发展，主要体现在以下几个方面： （1）小型化的结构和低廉成本 随着微驱动器、微控制器、MEMS技术和微传感器等技术的不断发展，目前机器人作战单元也相应变得更微小型化。这种的微小型机器人具有能耗更低、使用寿命长、造价低等诸多优点[12]。 （2）更好的人机交互方式 多作战机器人系统通常需要有人参与并进行监控，以配合执行任务。因此面向多机器人体系的操作行为须有较好的人机交互界面并能够满足一般使用习惯。随着交互途径的丰富，多机器人系统所具有的信息、执行力优点和人的创造力能够更好结合，以使多机器人系统更好地完成其任务[13]。 （3）网络技术 目前的多机器人系统一般只能通过结构简单的网络进行控制，远距离监控和文护将成为大势所趋，而网络控制也正在由单一化控制转向协同控制，由中短距离转向长距离[14]。 （4）模块化体系 多机器人模块化趋势主要是由可重构机器人的发展而形成。在这种多机器人体系中每一个机器人都可以看作使整体的一个模块。而通过不同模块的组合变换，可构成一个可随着环境自我调整的复杂多机器人系统。模块化的机器人具有多样化的使用方案，在实际使用中可以灵活配合[15]。 (责任编辑：fenlaw) |