基于Gossip協(xié)議的群體機器人系統(tǒng)通訊機制研究.pdf

1、無線通訊機制在群體機器人系統(tǒng)的任務協(xié)作過程中發(fā)揮重要的作用,通訊是信息共享的重要途徑,同時也間接影響著協(xié)作策略的制定。然而群體機器人常用的移動Ad Hoc網(wǎng)絡對網(wǎng)絡層要求較高,一方面需要路由協(xié)議的支持,另一方面在傳輸大量信息時必須保證網(wǎng)絡節(jié)點的通信吞吐率高,這兩個條件限制了群體規(guī)模的可擴展性。群體機器人的通信范圍和計算能力有限,難以構(gòu)建起具有路由功能的P2P網(wǎng)絡;如果網(wǎng)絡中傳輸?shù)男畔⒋蠖喔袷胶唵?使用路由支持會造成帶寬浪費;最重要的是頻

2、繁變化的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)會導致路由維護變得異常復雜并難以預測。
　　針對上述問題,本文對一種用于分布式信息管理的Gossip協(xié)議進行深入研究。通過對傳統(tǒng)的Gossip協(xié)議進行分析,本課題發(fā)現(xiàn)該協(xié)議可以適用于群體機器人系統(tǒng)對傳輸信息質(zhì)量要求不高的任務。為了證明Gossip協(xié)議的有效性,本課題設計了兩種基于Gossip協(xié)議的群體機器人協(xié)作算法:群體規(guī)模統(tǒng)計和路由查找。規(guī)模統(tǒng)計的仿真實驗表明, Gossip協(xié)議可有效利用大規(guī)模移動機器人的特

3、點實現(xiàn)信息地快速分發(fā),并通過對冗余信息的更正策略保證數(shù)據(jù)可靠性,當機器人規(guī)模在20~40個時,規(guī)模統(tǒng)計準確率達100％。同時使用該協(xié)議還能避免機器人通訊量因規(guī)模擴大而劇烈增加,具有良好的可擴展性。
　　為證明Gossip協(xié)議在真實機器人平臺的可用性,本課題首先明確定義了群體機器人的基本特征和一個包含中央控制、驅(qū)動、傳感器、通訊模塊等在內(nèi)的設計架構(gòu),并基于此架構(gòu)自主開發(fā)了群體機器人平臺SIMouse-5。機器人一個重要特點就是利用兩