多机器人任务分配(multi-robot task all- ocation, MRTA)是多机器人智能协同技术中至关重要 的一项技术,其目标是通过合理的任务分配和资源优 化,确保多个机器人能够高效地协同完成任务133。该系 统通过分析任务需求和环境数据,将机器人群体合理地 分配至不同的任务区域,确保每个机器人能够在Z适合 的位置执行Z合适的任务。
MRTA问题分类可以有三种:
D一种:Nunes等 人 提出 的MRTA-TOC分类法扩展了任务分配的研究视角。该方法引入了时间扩展任务分配(TA)的概念,将任务分配问题细分为时间约 束和顺序约束两个子问题。MRTA-TOC分类法不仅考 虑机器人的能力和任务需求,还结合时间框架和执行顺 序对任务完成效率的影响,尤其适用于需要严格时间管 理和任务顺序控制的系统。图5展示了该分类法的结构。
第二种:Gerkey和Mataric 提出了一种基于机器人能力、任务需求和时间的分类方法,将任务分配问题细 分为八种类型,考虑不同的约束条件,这些类型为选择 合适的任务分配策略提供了框架。例如,在任务与机器 人能力匹配的情况下,如何平衡任务需求与机器人的能 力成为核心问题。表2展示了该方法的分类和特征。
集中式控制架构将所有机器人通过一个中心控制节点连接,由中心节点负责任务调度、数据处理和协调管理;分布式控制架构中,每个机器人具有自主决策和任务执行能力,机器人之间通过直接通信进行信息共享和协作
ROS机器人硬件平台、无线通信网络和Android 终端,基于rosjava库通过TCPROS协议直接发布至ROS-Master,实现对机器人的实时操控,在四足机器人实体上完成了实机验证
DIRA 方法允许单个机器人的自主权,有利于机器人 之间的直接协同,每一个机器人的控制体系包括一 个规划层来决定如何取得高阶的目标;一个执行层用 于同步各单元,任务序列,并监控任务的执行;一个行为层,与机器人的传感器和致动器交互
ALLIANCE机器人系统允许机器人根据它完成 某项给定任务的期望质量来调整焦躁和默许的比率,证明能更好完成某些任务的机器人将来也更有可能选择同样的任务
Nerd Herd机器人系统假设所有的机器人都是无差别的,定义和证明了一系列基本的社会行为,包括避障、返回原地、聚合、 分散、跟随和安全漫游,通过不同的方 式组合可产生更复杂的社会行为
第一种是Nerd Herd 方法,是使用多个 无差别机器人的纯群体机器人方法的代表;第二种是ALLIANCE,是基于行为方法的代表,能够协同多机 器人,并且在没有直接协同的情况下仍可控制非均匀 机器人。第三种,分布式机器人体系结构 ( DIRA), 是一种混合式方法
模糊逻辑方法包括建模和局部规划,导览机器人对定位精度不敏感;神经网络路径规划算法根据路径点位于障碍物内外的不同位置获取不同的动态运动方程
基于几何法的路径规划最具代表性的是可视图法和自由空间法;人工势场法是通过求合力来控制智能机器人的运动;数学分析法用一个依赖位姿空间参数的不等式组来表示智能机器人躲避障碍物的要求
六轴力觉传感器一般安装在机器人手腕上,测量作用在机器人手爪上的负载,也称之为腕力传感器;筒式腕力传感器安装于机器人腕部;十字形腕力传感器通过粘贴应变片获取电信号
(1)负载大小;(2)空间运动范围;(3)定位精度及重复定位精度;(4)自由度数目;(5)机器人手臂的尺寸与质量;旋转关节相对平移关节来讲,操作空间大,结构紧凑,质量小, 关节易于密封防尘
光电编码器是现在比较流行的传感器,可分为增量式(单通道)光电编码器和绝对式(多 通道)光电编码器;包括直线型和旋转型。其中旋转型一般用在轮式机器人的左、右轮上
在多机器人协作探索中,有限带宽和地图拼接是亟待解决的两个关键问题;有限带宽限制了机器人之间的信息交互;多机器人协作探索中的地图拼接问题是单机器人地图创建中数据关联的扩展