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基于开放式多智能体结构的分布式自主机器人系统α 陈卫东董胜龙席裕庚
上海交通大学自动化系 中国科学院机器人学开放研究实验室沈阳
摘要 针对多机器人系统的分布式自主控制 本文首先提出了一种开放式的多智能体结构 给出了设计原则和技术特点 然后面向真实世界的多机器人实时协作任务 采用多台自主移动机器人构造了一个多机器人系统 该系统集成了包括机器人视觉!传感器融合!无线通讯网络以及基于行为控制等多项技术 最后采用基于行为融合的加权方法 实现了多机器人的编队控制 实验结果表明了上述体系结构与方案的有效性
关键词 智能机器人 多智能体结构 分布式自主系统 通讯 编队控制 基于行为控制
中图分类号 ΤΠ 文献标识码 Β
ΑΝΟΠΕΝΜΥΛΤΙ?ΑΓΕΝΤΑΡΧΗΙΤΕΧΤΥΡΕΦΟΡΔΙΣΤΡΙΒΥΤΕΔ ΑΥΤΟΝΟΜΟΥΣΡΟΒΟΤΣΨΣΤΕΜΣ ≤ ∞ ? 2 ? ≥ 2 ÷ ≠∏2
Ινστ οφΑυτοματιον Σηανγηαι?ιαοΤονγΥνι?ερσιτψΣηανγηαι ΡοβοτιχσΛαβορατορψ ΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσ Σηενψανγ
Αβστραχτ ? ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ 2 ∏ 2 ∏ ∏ ∏ √ ≥ √ ∏ √ ∏ ∏ √ 2 ∞? ∏ ∏ 2 √ ∏ Κεψωορδσ ∏ 2 ∏ ∏ ∏ ∏ √ 2
1引言 Ιντροδυχτιον
近年来 由多台移动机器人组成的分布式自主机器人系统 ? ≥2? ∏ ∏ ∏ ≥ 以其突出的鲁棒性!柔性!容错能力和智能 吸引了大量机器人和人工智能学者的研究兴趣 成为人工智能体领域的一个新兴的研究热点 该方法的中心思想是指每个机器人执行简单的控制算法 通过对其它机器人移动情况的观测适应性地决定自己的移动行为 进而使机器人群体共同达到给定目标 人们期望? ≥能代替人类 在有危害的环境下以群体协作的方式完成更为高级的作业任务 ? ≥系统研究包括两项主要技术 怎样使每台机器人获得所必须的智能 怎样使机器人互相协作 共同完成指定的任务 一般说来 每台机器人可以被抽象地描述为具有一定的判断!感觉!动作及通信交流能力的智能体 因此整个机器人系统就形成一个多层次的智能体网络 其中的每台机器人则通过网络中智能体的连接关系产生相互作用 这种系统通常又称为多智能体系统 ∏ 2 ≥ 是在分布式人工智能 ? 2? ∏ 理论和 提出的思维社会 ≥ 基础上发展起来的系统概念≈
第 卷第 期 年 月机器人ΡΟΒΟΤ?
α基金项目 国家自然科学基金 计划智能机器人主题 2 2 2 资助课题 收稿日期 2 开放式多智能体结构 Οπενμυλτι?αγεντ αρχηιτεχτυρε?ΟΜΑΑ
根据美国斯坦福研究所≤ 等人提出的开放式智能体结构 2 ∏
≈ 以及移动机器人所具备的自主特性 自主导航与避障 我们将每个自主移动机器人作
为一个物理 环境中参与机器人协作与控制的其它智能设备和操作者也作为 这样机器人群体与周围环境中的智能设备和人就共同构建了一个多智能体系统 我们称这种结构为开放式多智能体结构 各智能体间的相互关系如图 所示
图 ? ≥中智能体的个体关系 ? ? ≥
该体系结构除具有一般多智能体系统的特点以 外 其开放性表现在如下几个方面
#分布式 智能体可以运行在不同的平台和操
作系统 并能以并行工作的方式 彼此协作完成一个任务 对于各智能体的传感器信息可以实现分布式共享 一些智能体处于机器人体内的嵌入式控制器中 其它智能体工作在桌面台式机中
#即插即用 智能体间的通讯机制允许在运行 过程中动态添加新的智能体
基于开放式多智能体结构的分布式自主机器人系统.
