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第
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卷第
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期 重庆邮电大学学报
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自然科学版
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年
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月
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基于分布式控制系统的多机器人地图构建
收稿日期#/"!"-"0-/.3修订日期#/"!"-"%-/.3
基金项目
#
重庆市自然科学基金计划项目
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罗3元"李艳乐"张3毅
"重庆邮电大学 智能系统及机器人研究所#重庆 2""",0$
摘
3
要
#
针对目前多机器人构建地图的动态分区方法对机器人之间协作的限制问题
"
提出一种基于分布式控制系
统的改进方法% 该方法通过坐标转换把机器人的局部坐标信息转换到全局坐标中"利用 GC 8B@网络对信息进行传
递"加强机器人间的协作关系% 对信息进行汇总"利用栅格法构建地图% 通过在机器人平台实验证明了该方法的
可行性和有效性
%
关键词
#
多机器人
&
地图构建
&GC 8B@
网络
&
分布式控制系统
中图分类号#6D/2/333333333文献标识码#G 文章编号#!,&$-./01!/"!"#",-".!$-"2
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L8; M$-=9!S=?<)->BTB<% S;W-T=)?C)+Q% GC 8B@+9<YB>Z% C)*<>)T=<9C @B+<>B?*R*<9S
)'引'言
地图构建是指获取移动机器人所在物理工作环
境的空间模型
#通过摄像机&激光测距仪&声纳等车
载传感器获取环境信息
#
经过数据处理
#
建立环境地
图
' 地图构建需要定位# 而定位又依赖环境地图#一
般也称为同时定位与建图' 到目前为止#研究人员
针对单机器人地图构建进行了大量的实验#并取得
了一些重大进展
(!)
#但随着需求的不断增加#仅仅
依靠单个机器人去完成任务往往不能满足人们的需
要#这时人们希望通过多机器人之间的协作来弥补
这一缺陷' 与单机器人相比#使用多个机器人进行
协作构建地图具有高效&高精密&高容错性&高鲁棒
性&
可重构性等优点
(/)
#
更适合人们的需要
'
目前主要采用的多机器人协作方法虽有区别#
但大体共同点相同
($-2)
! !
个机器人从不同的位置
出发
#对环 境 进 行 探 索 并 建 立 各 自 局 部 地 图 "
!
#
"
/
#####"
!
#根据机器人探索地图间的联系" 如最
大重叠部分
$ 进行彼此确定#以达到多机器人构建
地图的目的' 文献($)采用最大重叠部分的方法并
给出了研究过程和结论
' 但随着机器人个数的增
加&地图的增大#存在的问题也越来越明显'
!$ 该方法需要通过重叠部分确定彼此地图位
置
#重叠的增多导致了构建时间的增长#效率降低'
/$
探测区域与未探测区域无法区分
#
地图是否构
建完成无法可知#致使机器人的终止条件很难把握'
为此#本文中我们着重加强机器人间的协作关
系#提出一种采用分布式控制系统的多机器人地图构
建'
该方法采用独立探索
&
信息共享
&
协作建图的环
境探索策略
#即机器人独立探索地图#通过局部坐标
与全局坐标转换#把搜索的局部地图建立到全局坐标
中#通过无线网络定时把信息传递给所有机器人#达
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