基于分布共享存儲的移動機器人協(xié)同方法分析

趙慧南 東北師范大學(xué)人文學(xué)院理工學(xué)院

1 技術(shù)要求

根據(jù)移動機器人與協(xié)同應(yīng)用的需求固定特征，可以明確移動機器人的協(xié)同之下具備以下幾點技術(shù)要求。

首先，協(xié)同任務(wù)的繁瑣性。移動機器人的協(xié)同使用一般會面對不一樣領(lǐng)域、用戶的群體，所以對于不同的用戶需要具備不同的功能，移動機器人所需要完成的協(xié)同任務(wù)屬于多元化任務(wù)；再加上協(xié)同任務(wù)時有可能存在資源方面的限制，這也是導(dǎo)致協(xié)同任務(wù)繁瑣、復(fù)雜的主要原因。其次，協(xié)同環(huán)境的控制難度較高。移動機器人所在的環(huán)境并不是簡單的物理環(huán)境，而是一個全面性的信息物理系統(tǒng)，整體來看移動機器人的環(huán)境包含物理環(huán)境與邏輯環(huán)境兩種，從協(xié)同本身而言，其可以借助傳感器收集物理環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是因為傳感器無法描繪物理世界，所以所呈現(xiàn)出的物理環(huán)境數(shù)據(jù)可能存在差異，從協(xié)同同伴角度來看，完成協(xié)同任務(wù)的過程中同伴的行為屬于動態(tài)化過程，這一種變化所導(dǎo)致的協(xié)同實體所在的邏輯環(huán)境也屬于動態(tài)化的變化過程，所以動態(tài)化變化特性可能會導(dǎo)致控制難度較高。最后，協(xié)同的分布性實體。在完成協(xié)同任務(wù)的過程中移動機器人會分布在不同的空間當(dāng)中，同時每一個機器人都屬于獨特的實體，會自主的選擇并執(zhí)行任務(wù)，但是系統(tǒng)在建設(shè)過程中需要對每一個機器人發(fā)布相應(yīng)的指令，指令之間的沖突以及指令執(zhí)行過程中可能發(fā)生的沖突都會導(dǎo)致協(xié)同效果的不佳，所以分布性特點較為突出，控制難度比較高。

2 基于分布共享儲存的移動機器人協(xié)同方法

分布共享儲存的數(shù)據(jù)驅(qū)動協(xié)同是一種廣泛應(yīng)用的協(xié)同方式，這一類型的方式都可以應(yīng)用在共享的數(shù)據(jù)空間當(dāng)中，協(xié)同實體不僅可以完成自身的計算任務(wù)，同時也可以借助調(diào)用協(xié)同的語言實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的獲取以及分析，從而完成和其他實體的協(xié)同。數(shù)據(jù)驅(qū)動的協(xié)同方式比較多，例如共享元組空間，分布共享儲存等。對于共享元組空間而言，其可以提供共享的元組空間，并以進(jìn)程之間的通信借助對這一個空間寫入或讀取數(shù)據(jù)元組而實現(xiàn)。對于數(shù)據(jù)元組而言并沒有直接性的標(biāo)記，讀取操作對于相應(yīng)的元組必須借助元組內(nèi)容的匹配體系明確，共享元組的空間協(xié)同方式可以讓進(jìn)程在空間與時間方面做到松耦合，同時借助分布共享儲存對系列的共享變量完成協(xié)同化讀寫，在時間與空間方面做到緊耦合，完成相應(yīng)的活動任務(wù)。

協(xié)同移動機器人因為環(huán)境的復(fù)雜性，不僅存在物理環(huán)境還存在邏輯環(huán)境，所以需要針對性的實現(xiàn)環(huán)境的閉環(huán)設(shè)計。根據(jù)物理環(huán)境，基于分布共享儲存的移動機器人本身具備一定的處理與控制能力，這一種機制的控制和環(huán)境交互過程可以當(dāng)做是一個閉環(huán)，實際而言移動機器人可以借助安裝的傳感器獲取物理環(huán)境的信息，之后借助BBR按照信息發(fā)放相應(yīng)的物理行為，并為后續(xù)的物理行為的執(zhí)行提供物理環(huán)境的反饋。對于邏輯環(huán)境而言，可以借助分布共享儲存這一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的協(xié)同技術(shù)對機器人與邏輯環(huán)境以交互的方式組成一個閉環(huán)。具體來說就是借助分布共享儲存獲取邏輯環(huán)境數(shù)據(jù)，之后借助BBR的方式以類似本地數(shù)據(jù)處理一樣對邏輯環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度，最終行為的執(zhí)行也可以借助分布共享儲存實現(xiàn)對邏輯環(huán)境的數(shù)據(jù)改變。由此可見，這兩種分別對物理環(huán)境與邏輯環(huán)境閉環(huán)處理可以達(dá)到有效地將結(jié)合，從而對移動機器人提供有效的控制。另外，不同的協(xié)同任務(wù)所對應(yīng)的協(xié)同問題都可以采取相應(yīng)的協(xié)同計算方式來解決，這一些協(xié)同計算方式的關(guān)鍵在于共享數(shù)據(jù)的操作問題，在協(xié)同算法對某一個機器人的協(xié)同數(shù)據(jù)進(jìn)行使用時，可以借助分布共享儲存所提供的讀操作進(jìn)行獲取，在協(xié)同算法改變一個機器人的協(xié)同數(shù)據(jù)時，也可以借助分布共享儲存的寫操作來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的更新。

3 總結(jié)

綜上所述，伴隨著移動機器人技術(shù)的不斷形成與普及，移動機器人的應(yīng)用與研究必然會持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，但是所面臨的環(huán)境也會更加復(fù)雜，移動機器人的應(yīng)用需要從單一的機器人環(huán)境適應(yīng)中轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€移動機器人的協(xié)同性任務(wù)完成。在多個移動機器人的協(xié)同工作環(huán)境之下對于移動機器人的開發(fā)與控制也提出了更高的協(xié)同性處理要求，這也間接要求工作人員需要在開發(fā)方法與分布式協(xié)同應(yīng)用開發(fā)方法方面進(jìn)行創(chuàng)新，研究并不斷更新基于分布共享儲存的移動機器人開發(fā)方式，從而推動移動機器人的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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