多机器人协作任务的仿真设计研究

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1、文章编号：1006—9348(2008)08—0139—05多机器人协作任务的仿真设计研究黄旭，代桂平，陈阳舟(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022)摘要：多机器人协作问题已成为机器人研究领域的一个热点，而仿真研究是多机器人协作问题的重要研究手段。为了给多机器人协作任务提供评断依据，基于对MuRqS仿真平台的扩充提出了一套针对多机器人协作任务仿真的完整设计思路。首分析了MuR%机器人任务模拟环境的结构框架和功能特点，描述了它执行仿真任务的工作流程。然后提出了几种常用虚拟控制器的接口设计方法。最后，通过几个典型的协作任务的仿真实例合理调用虚拟控制器，得到了满意的

2、运行效果，验证了设计思路的有效性。关键词：多机器人;协作；仿真;虚拟控制器中图分类号：TB4文献标识码：BStnulationDesignofMulti—R〇b〇tC〇〇Perati〇nHUANGXuDAIGu^Pin^CHENYan^zh〇u(CollegeofElectronicIntimationandC〇ntt〇lEngineeringBeijingUniversityofTechnolo以Beijingi〇〇〇22China)ABSTRACT^Asimulationsystemofi〇b〇thardwareisaneffectualmeansprsflidyingt

3、iec〇〇Perati〇npioblmofmulti—i〇b〇tsInordertod〇evaluationeffective]^^ispaperpresentamode10designsjnulationofM^ltj—Rab〇tsystmbasedontheupgradeoftheMuRo$First^paperdrawssystmframeandthefunctionanddescribestheworkingprocessofiheMuR〇3Thenitintroducesi^einterfacedesignofsemerepresentativecontrolle

4、rswhicharedesignedtostnulateallhardwarepartsofihecooperativei〇b〇t^Atlastcooperativesfnulationisrealizedbyusingcontrollerscorrect]^and1hevalidityof1hemodeistestedKEYWORDSMulti-i〇batC〇〇Perati〇uSrnulatiouVimalcontxoller##1引言多机器人的协作控制研究是当今一个活跃且具有挑战性的课题。然而由于诸多客观条件的局限所带来的矛盾，使得更多的研究不得不先借助于仿真的手段来完成

5、。为了将多个机器人有效地组织起来完成给定任务，必须根据任务的要求设计一套行之有效的算法。那么算法的合理性、有效性就是通过计算机仿真进行初步验证的。文献[1]提出要求多机器人模拟平台应该具有:通用性、有效性（能够模拟多机器人并行异步的特点）、与算法的友好的接口、支持增加新的机器人类型即可扩展性等。随着多机器人研究的深入，多机器人仿真系统也有了较大发展。虽然不同仿真系统所运行的环境可能不同，但其结构和功能特点具有相似性，关键是在了解其结构的基础上对其进行针对性扩展。收稿日期：2007—06—20修回日期：2007—07—13TeanB〇tsf方真系统采用Java编写，可在Wind

6、cw，sLinux等操作系统上运行，开源且通用性较好，但运行速度较慢，模拟环境的编辑也比较麻烦。Soccei:Serve堤一个允许用户使用各种语言进行仿真足球比赛的系统，通过其可以研究多智能体之间的合作与对抗，但是难以进行足球比赛以外的仿真实验。还有例如MissionLabMultS峰仿真系统，依托局域网的互联来达到并行效果，文献[2]对这类系统进行了较为系统的介绍，但很明显其硬件要求较高。所以根据实际的需要挑选了MUR%—平台进行扩展研究。MuR〇S(MultiRobotStnulator)模拟平台是由巴西的VERlat和美国的GRASPW^同开发的一款容积轻巧的C+M源软

7、件，运行速度快，可以在单机条件下进行较好的并行模拟，且可以根据协作任务的需要进行相关扩展。但是该平台只是搭建了一个有效的软件框架，其提供的接口函数依然较少，类所封装的内容也较初级，所以使用者必须根据需要在遵循框架的流程顺序基础上自行添加相关功能代码。本文首先对此系统进行系统结构分析，在其基础上进行功能模块的搭建，主要是虚拟控制器的设计，并以多机器人#-fCGbftlacleCire.lej—COhsiarl^ReriCHoholl.abmalp图2软件构架协作任务为例分析如何调用模块进行仿真，且得到了理