面向任务协作多机器人分布式网络系统设计.ppt

1、面向任务协作的多机器人分布式网络系统设计,指导教师：赵振刚项目成员：王少龙 刘浩杰 邵磊 王永灿,项目背景,随着机器人学的快速发展，多机器人系统理论也因其广泛的应用前景成了智能系统理论中的研究热点，在许多应用领域，如大型复杂生产线（飞机装配），危险环境下有害废物的清理，海底或太空等未知领域的探索等等，多机器人可以完成单个机器人所无法完成的任务，或者通过多机器人的协作提高工作效率。,项目目标,项目目前预期实现的目标是多机器人通过无线自组网协作实现自动编队控制，跟随等任务协作。 项目开发工作主要分为两部分： 一：无线自组网通信协议的开发（主要实现 多节点的自由加入，退出，多机间的自主通信。） 二：

2、分布式算法部分（针对不同的任务，实现多机器人的自主决策，完成预期目标。）,项目开发方案选择,基于现有stm32机器人平台 在已有的stm32机器人硬件平台和点对点通信协议栈基础上进行无线自组织通信协议以及分布式控制算法的开发。,数据采集与通信示意图,另一移动机器人节点,第一阶段：实现了stm32f1平台上的无线模块之间的通信功能。 一号车不断循环发送数据，二号车通过串口连接电脑，将从一号车接收的数据发送到电脑显示。针对出现的首字节丢失问题，给出解决方案，且已实现两车之间简单数据的传输。 第二阶段：确认了协议栈的分层结构。 对各层（硬件抽象层，数据链路层，网络层）的首部给出大致的定义，在具体的实

3、现过程中如果遇到具体问题再酌情修改首部格式，目前链路层首部包括了源地址，目的地址，是否是确认帧，帧长度等，网络层包括类型和长度，地址部分直接和链路层共享即可，整个模型借鉴lwip协议栈的思想，首部在各层都可见，避免了数据的频繁拷贝。,工作主要进展,自组网协议栈的分层结构,自组网协议栈抽象为四层，分别为：硬件抽象层、数据链路层、网络层和应用层,应用层,网络层,数据链路层,硬件抽象层,协议栈分层模型,帧格式,SRC,DES,ACK,LEND,TYPE,LENN,TTL,FCS,数据链路层首部： SRC:源地址 DES:目的地址 ACK:判断此帧是否确认帧 LEN-D:帧长度 FCS:帧校验序列,网

4、络层首部： TYPE:报文类型类型 0：数据帧 1：请求入网帧 2：回复入网帧 LEN-N:数据经过网络层封装时的长度 TTL(time to live):报文在网络中的生存时间（防止报文一直转发）,数据的接收采用中断的方式，射频芯片收到数据，通过UART2发送到stm32，在UART2接收中断中对接收的数据进行处理，由于stm32对于中断函数的处理时间是有限制的，故将中断的处理分为上半部和下半部。在USART2_IRQHandler()中的处理仅仅设置一些处理标志，以让中断的处理尽可能快。,数据接收方式,对接收数据的处理流程,开始,接收到数据,帧的类型是为数据帧？,帧类型为请求网络帧？,把自

5、己的路由表发送给原地址，并且把原地址加入到自己的路由表,解封出数据交给应用层处理,帧类型回复入网帧,结束,根据帧里的路由表信息设置自己的路由表和自己的地址,接受错误，则丢弃帧,N,Y,Y,Y,N,N,路由表TABLE36,des,下一跳,跳数,项数,路由结构,typedef struct u8 DES2; u8 next2; u8 hop; ROUTING;,路由结构，包括目的地址，下一跳，跳数。一个路由结构占5个字节，路由表存储在TABLE数组中。 TABLE0表示路由表中的路由项数，TABLE15存储第一项路由，TABLE610存储第二项路由，以此类推，目前设计的路由表存储结构能存储7项（若有需要可以定义更大的路由表存储结构）,自组网节点的自动加入的关键流程,目前自组网协议栈已经实现的部分功能以及待完善的部分,自组网协议目前实现的部分包括协议栈的初始化，数据的接收，节点的动态加入、删除等。 待完善的部分包括CRC校验，超时重传等。,技术难点： 1、机器人的定位 首要解决的是坐标系的构建，它包括全局坐标系和局部坐标系的构建，其中局部坐标系的构建是最困难的，因为它是一个动态的、时刻变化的参考系； 2、队形的控制 实现简单的队形行走