85、协作式多机器人系统中的高效信息共享

协作式多机器人系统中的高效信息共享

1. 多机器人系统概述

多机器人系统（MRS）由一组智能且自主的移动机器人组成，它们相互协作以执行集体任务。由于单个机器人具有可消耗性，MRS 可在危险场景中替代人类，也能让人们从单调重复的集体任务中解脱出来。MRS 涉及传感器、计算能力和任务相关信息的分布，这种分布既是机遇也是挑战。一方面，它赋予 MRS 如时空分布、通过分布管理复杂性、风险分散和增强鲁棒性等特性；另一方面，这些潜在优势在很大程度上依赖于机器人在执行集体任务时的有效协作。

协作需要通过通信高效地共享信息，本文提出了一种基于信息效用准则的 MRS 信息高效共享方法，并以协作构建体积地图的 MRS 为例进行说明。

2. 机器人地图构建

机器人地图构建旨在利用配备距离传感器（如相机、测距仪和超声波传感器）的移动机器人获取物理环境的空间模型。通常，地图并非最终目标，移动机器人利用地图在环境中安全导航并执行其他需要最新环境地图的任务，如搜索和救援。此外，移动机器人还可用于构建室内环境的详细地图，尤其适用于人类难以进入的危险环境，如地下矿井或核设施。

由于传感器的范围有限、存在遮挡且测量结果有噪声，移动机器人需要在环境中导航并迭代构建地图。这其中的关键挑战包括传感器建模问题、表示问题、配准问题和探索问题。本文重点关注在移动机器人团队中高效共享传感信息，以比单个机器人更短的时间构建体积地图。

3. 多机器人系统中的信息共享

大多数关于 MRS 的研究致力于定义不同的架构，以规范单个机器人行为之间的交互。通信是 MRS 的核心问题，它决定了机器人之间的交互模式以及构建世界模型的能力，而世界模型是机器人进行