基于分布共享存儲的移動機器人協同方法分析

趙慧南 東北師范大學人文學院理工學院

1 技術要求

根據移動機器人與協同應用的需求固定特征，可以明確移動機器人的協同之下具備以下幾點技術要求。

首先，協同任務的繁瑣性。移動機器人的協同使用一般會面對不一樣領域、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同任務屬于多元化任務；再加上協同任務時有可能存在資源方面的限制，這也是導致協同任務繁瑣、復雜的主要原因。其次，協同環境的控制難度較高。移動機器人所在的環境并不是簡單的物理環境，而是一個全面性的信息物理系統，整體來看移動機器人的環境包含物理環境與邏輯環境兩種，從協同本身而言，其可以借助傳感器收集物理環境的相關數據，但是因為傳感器無法描繪物理世界，所以所呈現出的物理環境數據可能存在差異，從協同同伴角度來看，完成協同任務的過程中同伴的行為屬于動態化過程，這一種變化所導致的協同實體所在的邏輯環境也屬于動態化的變化過程，所以動態化變化特性可能會導致控制難度較高。最后，協同的分布性實體。在完成協同任務的過程中移動機器人會分布在不同的空間當中，同時每一個機器人都屬于獨特的實體，會自主的選擇并執行任務，但是系統在建設過程中需要對每一個機器人發布相應的指令，指令之間的沖突以及指令執行過程中可能發生的沖突都會導致協同效果的不佳，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同方法

分布共享儲存的數據驅動協同是一種廣泛應用的協同方式，這一類型的方式都可以應用在共享的數據空間當中，協同實體不僅可以完成自身的計算任務，同時也可以借助調用協同的語言實現對數據的獲取以及分析，從而完成和其他實體的協同。數據驅動的協同方式比較多，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，并以進程之間的通信借助對這一個空間寫入或讀取數據元組而實現。對于數據元組而言并沒有直接性的標記，讀取操作對于相應的元組必須借助元組內容的匹配體系明確，共享元組的空間協同方式可以讓進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同化讀寫，在時間與空間方面做到緊耦合，完成相應的活動任務。

協同移動機器人因為環境的復雜性，不僅存在物理環境還存在邏輯環境，所以需要針對性的實現環境的閉環設計。根據物理環境，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境交互過程可以當做是一個閉環，實際而言移動機器人可以借助安裝的傳感器獲取物理環境的信息，之后借助BBR按照信息發放相應的物理行為，并為后續的物理行為的執行提供物理環境的反饋。對于邏輯環境而言，可以借助分布共享儲存這一種基礎數據的協同技術對機器人與邏輯環境以交互的方式組成一個閉環。具體來說就是借助分布共享儲存獲取邏輯環境數據，之后借助BBR的方式以類似本地數據處理一樣對邏輯環境數據進行調度，最終行為的執行也可以借助分布共享儲存實現對邏輯環境的數據改變。由此可見，這兩種分別對物理環境與邏輯環境閉環處理可以達到有效地將結合，從而對移動機器人提供有效的控制。另外，不同的協同任務所對應的協同問題都可以采取相應的協同計算方式來解決，這一些協同計算方式的關鍵在于共享數據的操作問題，在協同算法對某一個機器人的協同數據進行使用時，可以借助分布共享儲存所提供的讀操作進行獲取，在協同算法改變一個機器人的協同數據時，也可以借助分布共享儲存的寫操作來實現對數據的更新。

3 總結

綜上所述，伴隨著移動機器人技術的不斷形成與普及，移動機器人的應用與研究必然會持續發展和創新，但是所面臨的環境也會更加復雜，移動機器人的應用需要從單一的機器人環境適應中轉變為多個移動機器人的協同性任務完成。在多個移動機器人的協同工作環境之下對于移動機器人的開發與控制也提出了更高的協同性處理要求，這也間接要求工作人員需要在開發方法與分布式協同應用開發方法方面進行創新，研究并不斷更新基于分布共享儲存的移動機器人開發方式，從而推動移動機器人的長遠發展。

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