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1、一种引入通信的多移动机器人编队方法近年来,机器人的研究和应用领域不断扩大｡为了更好地完成任务,多个机器人协作完成任务的研究逐渐得到重视｡在多移动机器人的研究中,编队问题最先摆在前面,即多个机器人如何站队才能有效地运行并完成任务1,2｡所谓队形控制,就是指多个移动机器人在前进的过程中保持某种队形, 同时又要适应环境(如障碍物)约束的控制技术3｡研究较多的队形4有横队形､纵队形､菱形和楔形, 这主要是从军事需要的角度考虑的｡目前最常用的是基于通信的编队控制,但通信的实时性往往不理想,效果不好ʍ
2、77;本文采用的是利用机器人的眼睛进行快速编队,并结合通信方式进行两个移动机器人的编队控制｡ 1系统结构 本文使用的机器人是双轮驱动的小车型机器人｡机器人系统主要由机械系统(移动平台本体等)､驱动控制系统(驱动控制电路､本体驱动电机､视觉云台控制电机)､视觉系统(摄像头､图像采集卡等)､传感器系统(红外､超声等传感器)､通信系统､上位机系统等组成｡总体结构如图1所示｡ 智能机器人平台采用了主从结构的分布式处理方式,
3、由上位机系统来协调控制各个子模块系统｡各个子系统均有自己的数据处理机制,数据处理都在本模块的DSP处理器中完成｡上位机只是负责数据融合､任务分解､策略选择制订､协调控制各子模块等工作｡当上位机需要某个模块的数据时,子模块向上位机提供该模块经过处理后的数据｡由于大量的数据处理都在各个子模块中完成,上位机得到的都是经过处理后的少量数据,大大减少了上位机的负担｡采用这种方式既提高了上位机的效率,又增加了系统的稳定性,方便系统的维护｡机器人的视觉机构和通信模块相互补充使得本文的
4、控制方法得以实现｡ 2通信模块 机器人之间的通信是相互协作很重要的方面,要求通信的稳定性和快速性｡机器人以打包(pack)的形式发送数据,同时接收其他机器人的信息｡以leader机器人为参考点,其他follower机器人通过接收leader机器人的信息决定自己下一步的位置,从而形成一定的队形｡ 3编队策略 目前研究的完全基于通信方式的编队控制实时性不高,效果不好｡因此本文采用跟踪的方法和通信相结合的方法进行两个机器人的编队控制｡机器人的跟踪已经是很成熟的技术,反应时间快､效果好,利用跟踪的方法可以
5、弥补通信实时性差的缺点｡但机器人的视觉范围是有限的,在环境复杂､障碍物多时很容易失去跟踪目标,利用通信的方法可使得机器人重新找到目标｡两种方法结合起来就可更有效地进行编队控制｡ 在初始情况下,leader机器人是被跟踪目标,follower机器人时刻监控leader的状态,并与之保持设定的距离和角度｡在失去目标的情况下,follower主动发送信息表示跟踪失败,leader机器人在接收到follower的跟踪失败信息后,发送数据包告诉follower自己的位置和状态;follower根据得到的数据把leader的位置作为临时目标点并决定下一步如何前进｡控制过程如图2所示｡ 5结束语 在以往的多机器人编队控制研究中,缺乏队形反馈的环节｡本文引入机器人之间的通信技术,提出了利用视觉传感器并结合通信的队形控制方法,既提高了控制的快速性,也进一步提出了多机器人队形控制反馈的问题,解决了感知盲区的编队问题｡但是当机器人数量增加时,就存在通信冲突的问题;当机器人数量增多时,就要提出更完善的通信机制保证通信畅通｡因此,提高通信质量也是一个值得研究的问题｡