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通信是多移动机器人在实现团队合作时的关键因素之一。在实际应用时往往面对的是动态、复杂、非结构化的,没有或缺乏固定网络设施的环境,在这种环境中,Ad Hoc网络比一般的网络表现出更好的适应能力。Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动通信网络,具有很强的抗毁性,在多机器人中利用Ad Hoc网络能为多机器人顺利合作完成任务提供保障。本文所做的研究正是基于Ad Hoc网络展开的。
本论文来源于国家自然科学基金重点项目“未知环境中移动机器人导航控制的理论与方法研究”(项目号:60234030)与国家基础研究项目“多移动体协同技术的基础研究”(项目号:A1420060159)。研究了多机器人间通过相互合作完成任务的协调与通信机制。主要内容如下:
1、提出了一个基于Ad Hoc网络下的多移动机器人混合式团队合作机制,此机制可以实现在多个Ad Hoc网络间实行分布式协调和一个网内集中式协调。
2、对多移动机器人中的几种典型Ad Hoc网络路由协议进行分析,比较其各自的特点、功能和应用环境。针对多机器人的一些运动特性,利用ns-2网络仿真软件对三种典型路由协议进行仿真和比较分析,讨论了对于不同情况下适用于多移动机器人的Ad Hoc路由协议。
3、通过分析由多机器人间的相对运动造成的不连续网络的现象,改进了DSDV路由协议。改进后的协议是一种适合移动机器人在不连续多个Ad Hoc网络上的路由协议-ANMR(Ad-Hoc NetworksRouting Protocol for Mobile Robots)。此协议能够在实时变换的环境下确保机器人协调算法的执行,解决出现的在多个Ad Hoc网络中由于机器人的移动造成的网络合并和分裂现象,能保证多机器人在合作完成任务时对信息交互实时性较高的需要。
4、多移动机器人团队在室内环境中执行寻找特征目标的任务。发现预定目标后,通过Ad Hoc网问相对分布式协调与一个网内集中式协调的机制,同一个Ad Hoc网络内按个人或队长分配的计划朝各自预定目标前进。在机器人的运动过程中,采用ANMR路由协议首先完成了两个Ad Hoc网络的合并,之后又解决了网络内拓扑结构变化的问题,最后当网络发生分裂时进行路由信息的更新,保证了网络通信的实时性。实验的成功实现对构建的多个Ad Hoc网络问分布式结构与一个Ad Hoc网络内集中式结构的混合式合作机制,及提出的ANMR路由协议的有效性进行了验证。