·16 智能系统学报 第6卷 表3多机器人组织结构分类和对比 2)显式通信.显式通信通常需要专用硬件通信 Table 3 Taxonomy and comparison for multi-robot system 设备以及复杂的信息表示模型，机器人之间可直接 organization 进行信息交换，是一种开销大、不可靠的通信方法。 类型 特点 应用实例 显式通信可以进一步分为全局通信和局部通信：全 局通信中，所有机器人之间都具有全局范围内的符 适合强协调任务，分主、从机 器人，主机器人负责系统协文献[40]，此 号通信能力，系统通信效率随机器人的数量增加而 急剧下降，通信干扰和延迟将严重影响系统的可靠 集中式 调，具有完全的控制权.该方 外，大多数的微 式可减少协商通信的开销，并 型足球机器人 性，一般仅适用于小规模的多机器人系统5；而局 结构 获得全局最优解，但实时性和 团队采用的集 部通信则由于通信距离和通信拓扑的限制，仅发生 动态性较差，结构灵活性不 中式组织结构. 在局部范围内，但通过设计合理的通信机制，可兼顾 足，鲁棒性较差。 效率和可靠性52s 显式通信可利用现有网络技术，如文献[54]对 ROCI、层次 基于802.11g标准的无线局域网WLAN在TCP协 适合弱协调任务，机器人之间 化和对象可重 无隶属关系，通过交互或通信 议下的延时特性进行了测试和分析，并指出了构建 构)、多模式交 分布式实现协调.该方式可降低系统 基于WLAN的多机器人系统时所应该考虑的关键 互4)、Ad Hoc 结构复杂性，提高扩展性和鲁棒 因素.为了保证通信的有效性和实时性，可以通过设 网络)、MAC 性.对通信要求较高，不保证 计多机器人系统专用的通信机制]和通信语言] ROBE和RO 目标的全局最优性， 实现：还可以采用基于强化学习的自适应通信协 MAN[]等. 议[，提高系统对不同通信环境的适应性.此外，在 本质上是一种层次结构，上层 提高多机器人系统通信的容错性和可靠性等方面可 的领导机器人动态生成，且对 以借鉴文献[5860]： 下层的机器人只有部分控制 ALLIANCE!I 2.1.3控制结构 混合式 能力.该方式可实现集中和分 和文献[5,46] 结构 这里的控制结构不是单个机器人的控制结构， 布结构的互补，提高系统灵活 等 而是指整个多机器人系统的控制结构[6].控制结构 性和协调效率.但复杂性高， 可分为反应式和慎思式2种：当一个团队在应对环 实现难度大。 境改变时可以根据策略重新组织整个团队的行为， 2.1.2通信方式 则为慎思型的控制结构，具体如文献[6263]；而每 通信也是多机器人系统的一个重要研究问题， 个机器人在应对环境变化时，仅仅对自己所采取的 系统的通信方式决定了机器人之间的相互作用方 策略进行重组，以更好地完成自身的任务，则为反应 式1，在多机器人系统中，为了实现机器人的同步 式的控制结构，具体如文献[64-65].所以，二者的主 或协调，信息交互是必不可少的.而且大量的应用实 要差别在于对新状态所采取的不同应对策略，即在 践也证明，合理的通信可以大大提高系统运行效率. 慎思型系统中，会利用长期规划并充分利用所有可 总的来说，机器人之间的通信方式可以分为隐式通 用资源来实现1个全局目标；而在1个反应式系统 信和显式通信2类) 中，每个机器人仅仅考虑当前机器人面临的态势，并 1)隐式通信.隐式通信利用机器人的行为对产 给出独自的规划操作 生环境的变化来影响其他机器人的行为，如基于 2.2环境感知与建模 Stigmerg罗机制9]的通信方式，个体以环境为作用中 多机器人系统要实现优化决策，并获得良好的 介，通过利用或者改变环境中的信息，来激励自身或 协调控制性能，必须依赖于准确可靠的环境感知能 者其他个体的行为，最终达到信息交流和自组织的 力.随着各种先进传感设备和配套应用软件的不断 目的.隐式通信的特点在于局部交互和简单的信息 开发，机器人已经大大拓展了自己的感知空间和感 表示模型，且不会随着群体数量的增加而产生通信 知能力，但如何充分利用多个机器人的传感资源，提 瓶颈问题，整个通信方式非常简单、有效和可靠.隐 高协同感知精度和能力，具有很高的研究价值 式通信的研究重点在于如何通过环境信息的改变和 2.2.1信息融合 简单信号的感知进行局部信息交换0] 通过协作感知来提高环境感知能力一直是多机