基于GIS的多机器人远程交互系统的研究

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多机器人的远程交互,拓展了人类的作业空间,在远程医疗、空间作业、工业合作生产等领域都有着广泛的应用前景。多机器人遥操作并不是简单的对单机器人遥操作的累加,多机器人系统内部的关系极其复杂,若处理不当,不仅不能发挥预期的功能,还很有可能使得系统内单个机器人的性能也受到影响。多机器人系统中各机器人间由于资源的分配或者使用不合理很可能造成冲突或死锁的现象。因此,非常有必要研究适合多机器人遥操作的网络交互服务模型,即能保证多机器人系统中机器人之间的信息交换以及和周围环境的资源共享,一个设计良好的网络交互服务模型是多机器人高效协作的充分必要条件。时至今日,已经出现了众多的网络交互服务模型,比如早期的RPC、RMI,现在比较成熟的CORBA、COM/DCOM、Web Service等,现有网络交互服务模型不能提供移动服务,服务是手动或半自主的,并且缺乏可操作性和可重用性,更重要的是以上模型均不支持多机器人遥操作。在多机器人远程交互系统中,网络上所有的资源和信息都是以服务的形式被发送和使用的。一个好的网络交互服务模型能够减少网络延时,使机器人更加智能地去应对周围的环境。因此,论文在吸收了现有网络交互服务模型的优点后,提出了一种新的移动环境中的分布式网络交互服务模型——基于有限状态机的移动Agent网络交互服务模型(FS-MAS),该模型将移动Agent作为资源共享和使用的解决技术,能够自动寻找Agent所需资源并自动运行任务;引入了移动GIS技术,具有移动机器人位置检测框架,对移动环境具有很好的支持;通过引入数据驱动的思想,利用之前我们定义的基本任务,机器人可以将其组合去完成比较复杂的任务,从而具有一定的自主性和可重用性。此模型由三个有限状态机组成,分别是:有限状态移动Agent (FS-Agent),它是基本的服务单元。服务内容状态机(Content-FS),通过本体中的XML语言定义工作流,并且对服务内容和服务计算过程分别进行描述。服务计算状态机(MACM-FS,即移动Agent计算模型),用来描述服务的执行情况。最后,本文将基于有限状态机的移动Agent网络交互服务模型应用于多机器人系统中,初步实现了多机器人远程调度协作完成复杂任务,从中可以看出,此模型增加了机器人行为的智能性,为资源的合理有效利用、任务分工以及多机器人的协作等关键问题提供了更为广阔的解决空间。实践证明此模型有效。
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