文章编号222基于开放式多智能体结构的分布式自主机器人系统α陈卫东董胜龙席裕庚上海交通大学自动化系中国科学院机器人学开放研究实验室沈阳摘要针对多机器人系统的分布式自主控制本文首先提出了一种开放式的多智能体结构给出了设计原则和技术特点然后面向真实世界的多机器人实时协作任务采用多台自主移动机器人构造了一个多机器人系统该系统集成了包括机器人视觉!传感器融合!无线通讯网络以及基于行为控制等多项技术最后采用基于行为融合的加权方法实现了多机器人的编队控制实验结果表明了上述体系结构与方案的有效性关键词智能机器人多智能体结构分布式自主系统通讯编队控制基于行为控制中图分类号ΤΠ文献标识码ΒΑΝΟΠΕΝΜΥΛΤΙ−ΑΓΕΝΤΑΡΧΗΙΤΕΧΤΥΡΕΦΟΡΔΙΣΤΡΙΒΥΤΕΔΑΥΤΟΝΟΜΟΥΣΡΟΒΟΤΣΨΣΤΕΜΣ≤∞•2⁄≥2÷≠∏2ΙνστοφΑυτοματιονΣηανγηαιϑιαοΤονγΥνιϖερσιτψΣηανγηαιΡοβοτιχσΛαβορατορψΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσΣηενψανγΑβστραχτƒ∏∏∏∏∏2∏2∏∏∏√≥√∏√∏∏√2∞¬∏∏2√∏Κεψωορδσ∏2∏∏∏∏√21引言Ιντροδυχτιον近年来由多台移动机器人组成的分布式自主机器人系统⁄≥2⁄∏∏∏≥以其突出的鲁棒性!柔性!容错能力和智能吸引了大量机器人和人工智能学者的研究兴趣成为人工智能体领域的一个新兴的研究热点该方法的中心思想是指每个机器人执行简单的控制算法通过对其它机器人移动情况的观测适应性地决定自己的移动行为进而使机器人群体共同达到给定目标人们期望⁄≥能代替人类在有危害的环境下以群体协作的方式完成更为高级的作业任务⁄≥系统研究包括两项主要技术怎样使每台机器人获得所必须的智能怎样使机器人互相协作共同完成指定的任务一般说来每台机器人可以被抽象地描述为具有一定的判断!感觉!动作及通信交流能力的智能体因此整个机器人系统就形成一个多层次的智能体网络其中的每台机器人则通过网络中智能体的连接关系产生相互作用这种系统通常又称为多智能体系统∏2≥⁄是在分布式人工智能2⁄∏理论和≥≈提出的思维社会基础上发展起来的系统概念第卷第期年月机器人ΡΟΒΟΤ∂α基金项目国家自然科学基金计划智能机器人主题222资助课题收稿日期2开放式多智能体结构Οπενμυλτι−αγενταρχηιτεχτυρε−ΟΜΑΑ≤根据美国斯坦福研究所等人提出的开放式智能体结构2∏≈以及移动机器人所具备的自主特性自主导航与避障我们将每个自主移动机器人作为一个物理环境中参与机器人协作与控制的其它智能设备和操作者也作为这样机器人群体与周围环境中的智能设备和人就共同构建了一个多智能体系统我们称这种结构为开放式多智能体结构各智能体间的相互关系如图所示图⁄≥中智能体的个体关系ƒ⁄≥该体系结构除具有一般多智能体系统的特点以外其开放性表现在如下几个方面#分布式智能体可以运行在不同的平台和操作系统并能以并行工作的方式彼此协作完成一个任务对于各智能体的传感器信息可以实现分布式共享一些智能体处于机器人体内的嵌入式控制器中其它智能体工作在桌面台式机中#即插即用智能体间的通讯机制允许在运行过程中动态添加新的智能体#智能体服务很多的封装于智能体的技术和服务可以方便地添加到我们的多机器人系统中在机器人领域相关的智能体包括环境地图智能体!语音识别智能体!状态监控智能体!遥操作智能体等等为这些功能的集成提供了一个简易开放的框架#多模式在智能体的设计中考虑人机互动的多模式特点采用图形用户界面技术和语音识别技术使操作者借助操纵杆!鼠标和语音可以自然地介入其它人工智能体的行为对于某一个机器人智能体操作者可以在地图上监视机器人的行动也可以发布指令命令其改变移动状态或抓取目标物体#移动性由于将系统功能化整为零减低了智能体对其工作平台的要求可以使用°⁄!便携式笔记本计算机以及紧凑型的嵌入式计算机此外智能体间的通讯有线和无线能力足可以保证机器人响应的实时性要求3一个面向ΡΡΡ的ΔΑΡΣ实...