通信的重要性
通信是多機器人系統(tǒng)的一個重要研究問題，是機器人之間信息傳遞的方式和相互交互的基礎(chǔ)。由各個個體機器人組成的群體系統(tǒng)，通信是必不可少的，多機器人之間**必要的信息交流，來進行多機器人的同步或協(xié)調(diào)。系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)決定了機器人之間的相互作用方式。多機器人系統(tǒng)中機器人之間**通訊，進行環(huán)境信息的傳遞、了解其他機器人的意圖和動機，**協(xié)商，各自選擇相應(yīng)的協(xié)作行為，減少彼此沖突，提高整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)協(xié)作性。多機器人協(xié)作和控制研究的基本思想就是將多機器人之間的協(xié)作看作一個群體，研究其協(xié)作機制，從而充分發(fā)揮多機器人系統(tǒng)各種內(nèi)在的優(yōu)勢。為了有效地交流和協(xié)商，必須解決機器人之間信息處理與傳輸問題，即多機器人通信問題。群機器人要實現(xiàn)群體之間的協(xié)調(diào)，就必須保證群體之間交流和協(xié)商的有效性，以及信息的有效共享。有效的通信可以大大提高系統(tǒng)性能。由此可見，通信在群機器人系統(tǒng)研究中具有舉足輕重的作用，是群機器人系統(tǒng)研究中一項重要的內(nèi)容。
通信的分類
對于多機器人通信機制的研究，學(xué)者將其區(qū)分為隱式通信、顯式通信,。
隱式通信：受自然界中的生物群體如螞蟻等群體性昆蟲之間依靠信息素進行交流的啟發(fā)，群機器人可能采用隱式通信的方式，即機器人之間不直接進行信息交換，而是**外界環(huán)境和自身傳感器來獲取所需的信息并實現(xiàn)相互之間的協(xié)作，有時也被稱作“激勵”。由于采用隱式通信的群機器人中個體之間不存在數(shù)據(jù)的顯式交換，故無法使用高級的協(xié)調(diào)協(xié)作策略，從而降低了完成復(fù)雜任務(wù)的能力。另外，隱式通信系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)也有較大難度。
顯式通信：顯式通信是**某種通信介質(zhì)，以某種共有的規(guī)則和方式在機器人之間直接進行信息的交換。雖然，顯式通信較隱式通信具有較為明顯的優(yōu)點，但顯式通信也存在以下問題：機器人之間的通信過程延長了系統(tǒng)對外界環(huán)境變化的反應(yīng)時間；通信帶寬的限制使機器人在傳遞交換信息時容易出現(xiàn)瓶頸，特別是群機器人系統(tǒng)規(guī)模增大時通信瓶頸更為明顯等。
通信技術(shù)的現(xiàn)狀
隨著國內(nèi)外對多機器人研究的深人和通信技術(shù)的發(fā)展，多機器人通信系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展。但是，多機器人通信系統(tǒng)的研究進展與多機器人學(xué)其他方面的研究進展還有一定的差距。怎樣在不影響多機器人系統(tǒng)魯棒性的情況下，實現(xiàn)隱式通信與顯式通信有效結(jié)合；怎樣在現(xiàn)有的技術(shù)和條件下，設(shè)計一種可以普遍適用于多機器人通信的協(xié)議和通信模塊；怎樣設(shè)計通信控制策略等都是現(xiàn)在通信技術(shù)所面臨的問題。在充分利用移動機器人有限的資源(如電源等)的條件下，既保證通信質(zhì)量又確保任務(wù)的順利完成，都是未來需要加以研究的問題。至今，國內(nèi)外很多文獻對多機器人系統(tǒng)的研究內(nèi)容進行了詳盡的歸納、總結(jié)，深刻分析了多機器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀以及主要的研究內(nèi)容，但是專門對多機器人通信系統(tǒng)的研究卻較很少，這也從側(cè)面限制了多機器人通信技術(shù)的發(fā)展。
可重構(gòu)多機器人
可重構(gòu)機器人是一種能根據(jù)任務(wù)需要，重新組合構(gòu)型的機器人。它是在模塊化機器人研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。可重構(gòu)機器人就是利用一些不同尺寸和性能的可互換的連桿和關(guān)節(jié)模塊像搭積木似地組合成特定構(gòu)型的機器人。這種組合并不是簡單的機械重構(gòu)，還包括控制系統(tǒng)(電子硬件、控制算法、軟件等)的重構(gòu)。因為模塊關(guān)節(jié)本身就是一種集通訊、控制、驅(qū)動、傳動一體化的單元。可重構(gòu)機器人的種類很多，如可重構(gòu)的機械手、可重構(gòu)的步行機器人、可重構(gòu)的并聯(lián)機器人、可重構(gòu)的娛樂機器人、可自重構(gòu)的機器人等。歸納起來主要有三種類型的可重構(gòu)機器人，**類是需要外界參與才能進行重構(gòu)的機器人，如可重構(gòu)的模塊化機械手系統(tǒng)；第二類是**獨立的模塊自主地進行構(gòu)型的可自重構(gòu)機器人，如細胞機器人系統(tǒng)；第三類是變形機器人，如電影里的變形金剛。
近年來，可重構(gòu)機器人的研究受到廣泛關(guān)注并已經(jīng)成為機器人研究的一個新的發(fā)展方向。但是對于這樣一個復(fù)雜的可重構(gòu)多機器人系統(tǒng)，存在許多需要解決的技術(shù)難題，如機器人的動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)、多機器人的協(xié)調(diào)運動控制系統(tǒng)集成技術(shù)等等。在項目開發(fā)之前進行系統(tǒng)的仿真研究是必須的。復(fù)雜系統(tǒng)的仿真在整個課題研究中的意義是重大的，可以說是整個研究的先導(dǎo)。但是目前，國內(nèi)外機器人重構(gòu)仿真沒有成型產(chǎn)品，只有一些不成熟的對某種產(chǎn)品的簡單仿真或針對個別機器人或針對機器人的某一方面。尚沒有通用的進行機器人運動仿真的成形工具。所以目前大多數(shù)可重構(gòu)機器人只能出現(xiàn)在電影熒屏里以及人們的想象之中。
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