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1、第23卷第6期2007年12月黄石理工学院学报JOURNALOFHUANGSHIINSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.23No.6Dec2007文章编号:1008-8245(2007)06-0001-06多机器人系统协调协作控制技术综述姚俊武黄丛生(黄石理工学院,湖北黄石435003)摘要:多机器人协调协作控制技术主要研究多机器人系统的体系结构、通信、感知、合作决策、协调控制、机器人学习等内容。对多机器人协作协调控制技术进行研究,可为多机器人协作协调控制系统的开发提供指导,是当前机器人领域研究的热门课题之一。关键词:多机器人系统;协调协作;体
2、系结构;多智能体系统中图分类号:TP24文献标识码:AReviewonMulti-robotCoordinationandCooperationControlTechnologyYaoJunwuHuangChongsheng(HuangshiInstituteofTechnology,HuangshiHubei435003)Abstract:Themainresearchesofmulti-robotcoordinationandcooperationcontroltechnologyincludesystemcon2struction,communicat
3、ion,apperception,collaborationindecision-making,coordinationincontrolandmachinelearning.Theresearchonmulti-robotcoordinationandcooperationcanprovideguidancefordevelopingcontrolsys2temofmulti-robot,anditisonepopularproblemintheresearchonrobots.Keywords:multi-robotsystem;coordination
4、andcooperation;systemconstruction;multi-agentsystem0引言多机器人的协调协作是指多个机器人在完成一些集体活动时相互合作的性质。多个机器人通过协调协作,可以完成单机器人难以完成的复杂作业;可以提高机器人系统在作业过程中的效率;可以增强机器人系统的环境适应能力;还可使多机器人系统解决更多的实际问题,拓宽应用的途径。多机器人的协调协作是机器人技术发展的一种趋势,也是实际应用迫切要求的结果。随着机器人技术的不断发展,机器人的协调协作成为机器人领域研究的热门课题之一[1-2]。1多机器人协调协作的概念在多机器人系统中
5、,协调是指多个机器人在完成一些集体活动时相互作用的性质,是对环境的适应。由于环境的动态变化性、机器人拥有知识的不完备性、不一致性、不兼容性和不可公度性,以及系统资源的共享性和有限性,机器人与环境之间、机器人与机器人之间可能产生许多冲突,导致系统不能正常有序地运行[3]。因此,多个机器人之间需要相互协调,避免冲突的产生。当单个机器人不能完成某项任务(如大型的搬运作业等),就需要多个机器人通过协作来完成该项任务。多机器人的协作主要包括两个方面的内容:机器人之间的“合作(Cooperation)”和机器人之间的“协调(Coordination)”。机器人的合作解决
6、的主收稿日期:2007-10-30作者简介:姚俊武(1969—),男,湖北黄冈人,副教授,博士。2黄石理工学院学报2007年要问题是如何组织多个机器人共同完成任务,是高层的组织与决策机制问题;机器人的协调解决的主要问题是如何保持或实现多机器人之间在执行任务的过程中动作的协调一致,是机器人之间合作关系确定后具体的动作控制问题[4]。对多机器人之间的协作,现在还没有一个统一的定义。总体上来讲,协作反映了多机器人系统在不同的层次上对系统控制与交互提出的不同要求。W.A.Rausch等在研究中提出多机器人系统不同层次上的协作问题[5],如图1所示。其中:①隐式协作:
7、机器人按照自有的规划模型推测其它机器人的规划而产生的协作;②异步协作:多个机器人在同一环境,存在相互间干涉的条件下为完成各自目标而产生的协作;③同步协作:多个机器人为完成一个共同的目标而产生的协作。图1多机器人系统不同层次的协调协作2多机器人协调协作控制技术研究的基本问题多机器人协调协作要解决的主要问题是如何充分发挥多机器人系统中各个机器人的能力,以求根据环境与任务的变化,系统能够灵活、快速、高效地组织多个机器人完成给定的任务。其研究的基本问题主要有:多机器人系统的体系结构、机器人之间的通信、机器人的感知、合作决策机制、协调控制和学习等等。2.1多机器人系统
8、的体系结构多机器人系统是由多个机器人组成的系统,它不
