自主地面機器人分布式體系結構和層次一致性研究.pdf

1、自主地面機器人技術是智能機器人研究領域的熱點。自主地面機器人體系結構把感知、融合、建模、規(guī)劃、決策、行動等多種模塊結合起來，使得機器人系統(tǒng)在復雜環(huán)境中完成地面自主導航任務。近年來，分布式體系結構由于其良好的擴展性和容錯性成為機器人體系結構中倍受關注的研究分支。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)點之間的數據一致性成為保證機器人系統(tǒng)正常運轉的重要問題。本文基于上述原因重點研究了分布式體

2、系結構和數據一致性問題。
　　 論文首先調研了自主地面機器人的技術發(fā)展，探討了多種經典的體系結構技術，介紹了一致性算法在分布式系統(tǒng)中的上下文。
　　 在上述調查研究的基礎上，論文提出了一種分布式的自主地面機器人體系結構。該體系結構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。所有智能體構建在一個提供數據和消息傳輸、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，具有獨立的數據輸入、輸出

3、和處理流程。根據作業(yè)目標和環(huán)境的需求，智能體被組織成異步導航流水線，實現高效率的地面機器人導航。該體系結構可以自然地擴展為多機器人體系結構，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)境的導航測試驗證了自主地面機器人體系結構的魯棒性和擴展性。
　　 多智能體連通環(huán)境中的一致性維護在機器人體系結構中具有重要的意義。論文在對三種經典一致性算法研究分析的基礎上，提出了一種應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