自主地面機器人分布式體系結(jié)構(gòu)和層次一致性研究.pdf

1、自主地面機器人技術(shù)是智能機器人研究領(lǐng)域的熱點。自主地面機器人體系結(jié)構(gòu)把感知、融合、建模、規(guī)劃、決策、行動等多種模塊結(jié)合起來，使得機器人系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中完成地面自主導(dǎo)航任務(wù)。近年來，分布式體系結(jié)構(gòu)由于其良好的擴展性和容錯性成為機器人體系結(jié)構(gòu)中倍受關(guān)注的研究分支。在分布式體系框架下，機器人和多機器人被統(tǒng)一地建模為一個分布式計算系統(tǒng)。因此，在不同分布式節(jié)點之間的數(shù)據(jù)一致性成為保證機器人系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重要問題。本文基于上述原因重點研究了分布式體

2、系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)一致性問題。
　　 論文首先調(diào)研了自主地面機器人的技術(shù)發(fā)展，探討了多種經(jīng)典的體系結(jié)構(gòu)技術(shù)，介紹了一致性算法在分布式系統(tǒng)中的上下文。
　　 在上述調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，論文提出了一種分布式的自主地面機器人體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)將功能模塊建模為智能體，并將智能體分類為感知、處理、效用三類。所有智能體構(gòu)建在一個提供數(shù)據(jù)和消息傳輸、全局狀態(tài)發(fā)布和一致性維護的連通環(huán)境之上，分布運行于不同的計算節(jié)點上，具有獨立的數(shù)據(jù)輸入、輸出

3、和處理流程。根據(jù)作業(yè)目標和環(huán)境的需求，智能體被組織成異步導(dǎo)航流水線，實現(xiàn)高效率的地面機器人導(dǎo)航。該體系結(jié)構(gòu)可以自然地擴展為多機器人體系結(jié)構(gòu)，并和其他智能系統(tǒng)一樣提供多系統(tǒng)之間的互操作。各種環(huán)境的導(dǎo)航測試驗證了自主地面機器人體系結(jié)構(gòu)的魯棒性和擴展性。
　　 多智能體連通環(huán)境中的一致性維護在機器人體系結(jié)構(gòu)中具有重要的意義。論文在對三種經(jīng)典一致性算法研究分析的基礎(chǔ)上，提出了一種應(yīng)用于分布式機器人系統(tǒng)的一致性算法。該算法將一致性需求分為