15、基于协调成本的自适应机器人通信

基于协调成本的自适应机器人通信

一、引言

机器人团队在完成任务时，相较于单个机器人往往更高效、更稳健。然而，在诸如搜索救援、排雷、清洁等机器人领域，由于操作空间有限，机器人之间容易发生碰撞。为了保持团队的凝聚力，信息传递有助于促进机器人在团队任务中的协同行为，从而更好地完成任务。

理论上，通信总是有益的，机器人掌握的信息越多越好。但通信存在成本，需要考虑通信所消耗的资源，以及通信成本是否与任务需求相匹配。不同的通信方案适用于不同的环境条件，没有一种通信方法始终是最有效的。因此，找到一种在不同通信协议之间切换的机制，以适应给定环境，是提高通信在协调中应用效果的关键。

本文提出了一种基于协调成本度量的自适应通信框架，该框架可以量化协调活动所花费的所有资源，包括通信所花费的时间和能量。在团队成员冲突频繁的情况下，集中式等更强大的通信方式最为有效；而在碰撞罕见时，无需通信、开销最低的协调方法效果最佳。

本文还介绍了两种与领域无关的自适应通信方法：
1. 统一通信自适应方法 ：机器人根据估计的协调成本，在不同的通信方法之间统一切换。
2. 自适应通信邻域方法 ：每个机器人根据自身的领域条件，创建自己的通信范围半径，实现从局部到集中式通信方法的灵活调整。

通过在多机器人觅食任务中的大量实验，使用这些自适应方法的团队通常能显著提高生产力，超过使用单一通信方案的团队。

二、相关工作

机器人团队设计者面临的一大挑战是选择最优的通信方法。现有的通信方法大致可分为无通信、局部通信和集中式通信三类。

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