机器人通信研究

机器人通信方式：
• （2）：隐式通信
• 隐式通信是指通过自身传感器获取外界环境信息, 以 实现机器人间的协作, 机器人之间没有通过某种共有的规 则和方式实现特定含义信息的传递. 目前基于昆虫感知系 统的隐式通信取得了较多的研究成果. 依据蚂蚁利用化学 物质进行通信的原理, 提出了一种隐式通信方法, 并成功应 用于清扫任务中. 研究人员等将算法应用于大规模信息素 通信模型. 隐式通信方式中, 每个成员间不存在显式的数据 交换, 使得设计隐式通信系统有较大难度. 如:若通信介质 本身发生了变化( 信号灯的数量和颜色发生变化) , 如何进 行通信. 此外, 无法使用高级的协作策略也会影响其完成复 杂任务的能力. 由此可见, 基于感知的隐式通信还有待进一 步研究。
机器人通信技术问题：
• （3）通信复杂度和切换不适应性 • 移动机器人系统通信网络研究的主要挑战在 于机器人系统是将控制、通信和计算三者相结合 的复杂智能体系统.当机器人需要适应其他特定的 任务或环境时, 这种变化会给整个团队带来混乱, 即环境切换感知能力不足.针对如何达到无缝的环 境切换感知能力,提出了一种规一化熵索引模型. 该模型通过计算每个机器人对团队的贡献来估计 系统状态, 进而做出相应的调整, 以克服这种环境 切换不适应性问题.
机器人通信技术问题：
• （4）选择有线通信还是无线通信 • 搜索和救援机器人通常用电缆或无线通信两种方式 进行通信, 电缆通信有持续性强、通信可靠的优点, 缺 点是太过依赖笨重的电缆, 且较易被破坏; 无线通信能 克服有线通信带来的问题, 但无线信号容易被干扰, 尤 其是钢筋混凝土结构可以完全阻止通信, 同频率信号 也会干扰控制机器人或堵塞信道. 救援时消防员、警 察、医疗部门均有各自的通信系统,使用网络资源需要 进行协调, 否则每个救援机器人都会面临其自有的通 信网络到底是否会妨碍整个通信网络正常运行的问题. 网络资源管理是目前的研究热点, 因此不能笼统地认 为无线通信比有线通信好.
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无人驾驶汽车里无处不在的传感器+芯片
机器人通信技术问题：
• （1）通信受限问题 • 有限的通信范围影响了机器人系统完成任务 的效率. 目前的机器人系统研究中, 并没有考虑机 器人通信范围的受限性, 机器人往往不受任何通信 范围的约束而进行工作.具有通信受限约束的机器 探测环境时, 比不含有此限制的情况困难得多, 因 此通信受限问题是目前研究的热点和难点.
机器人通信技术发展：
• 3）在机器人内部安装两个天线。由于信号 在传递的过程中会发生衰减，所以一个天 线接收到的信号比另外一个天线接收到的 强。这一点是非常重要的，它能够使机器 人快速移动和改变位置。
机器人通信方式：
• （1）：显式通信
• 显式通信是指利用特定的通信介质, 通过某种共有的 规则和方式实现信息的传递, 从而可以快速、有效地完成 机器人间信息的交换, 实现一些高级协作策略 .显式通信包 括直接通信和间接通信两种. 直接通信要求发送者和接收 者保持一致, 即通信时发送者和接收者同时在线, 因此需要 一种通讯协议; 而间接通信不需要发送者与接收者保持一 致. 广播是一种间接通信类型, 它不要求一定有接收者, 也 不保证信息是否正确地传送给接收者. 观察( 或监听) 是另 一种类型的间接通信, 它侧重于信息接收者接收信息的方 式.显式通信虽然可以提高机器人间的协作效率,但也存在 以下问题: 各机器人的通信过程延长了系统对外界环境变 化的反应时间; 通信带宽的限制使机器人在传递交换信息 时容易出现瓶颈.
机器人通信技术研究进展
前言：
• 机器人通信技术是机器人之间进行交互和 组织的基础。 • 通过通信,多机器人系统中各机器人能了解 其它机器人的意图、目标和动作以及当前 环境状态等信息,进而进行有效的磋商,协作 完成任务。 • 机器人之间的通信可以分为隐式通信和显 式通信两类。
机器人通信技术发展背景：
机器人通信协议：
• CAN数据总线特点 6. CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110 个。标示符可达2032种（CAN2.0A）,而扩展标准 (CAN2.0B)的标示符几乎不受限制。 7. 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的 检错效果。 8. CAN的每帧信息都有CRC效验及其他检错措施，保证数 据出错率极低。 9. CAN的通信介质可为双铰线、同轴电缆或光纤，选择灵 活。 10. CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能， 以使总线上其他节点的操作不受影响。
机器人通信协议：
• B类网络协议标准 • B类是面向独立模块间数据共享的中速网络， 位速率在10~125kbit/s，属于数据在节点 间传输的多总线系统，可取消多余的系统 组件。该类网络适用于对实时性要求不高 的通讯场合，以减少冗余传感器和其他电 子部件。
机器人通信协议：
• C类网络协议标准 • C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输 网，位速率在125kbit/s~1Mbit/s之间，主 要用于实时性要求比较高的地方，如牵引 控制、发动机控制、自动变速器、 ABS/ASR、安全气囊、主动悬架、巡航系 统、电动转向系统、故障诊断系统及组合 仪表信号的采集系统等。在C类标准中，欧 洲的汽车制造商基本上采用的都是高速通 信的CAN总线标准ISO11898。
机器人通信协议：
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汽车中的主要通信协议
机器人通信协议：
• CAN数据总线传输系统 • CAN总线全称为控制器局域网络（CAN—Controller Area Network）。CAN总线是国际上应用最广的一种现 场总线（区别于办公室总线），是德国Bosch公司为解决 现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发 的一种串行通信协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线 性仲裁技术 以及灵活的通讯方式适应了汽车的实时性和可 靠性要求。
机器人通信方式：
• （3）：显式和隐式相结合的通信 • 显式通信和隐式通信是多移动机器人通信系 统各具特色的两种通信方式, 如果将两者各自的优 势结合起来, 则多机器人系统就可以灵活地应对各 种未知环境, 完成复杂任务. 利用显式通信进行机 器人间的上层协作, 利用隐式通信进行底层协作. 出现隐式通信无法解决的冲突或死锁时, 利用显式 通信进行协调. 这样的通信方式既可以增强系统的 协作能力、容错能力, 又可以减少通信量, 避免通 信中的瓶颈效应.
机器人通信协议：
• CAN数据总线特点 1.CAN为多主方式工作，即网络上任一节点均可在任意时刻 主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方 式灵活，且无需站地址等节点信息 2. CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的 实时要求，高优先级的数据最多可在134us内得到传输。 3. CAN采用非破坏性总线性仲裁技术，当多个节点同时向总 线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而 最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大 节省了总线冲突仲裁时间。 4. CAN只需通过帧滤波即可实现点对点、一点对多点及全局 广播等几种方式传送接受数据，无需专门的调度。 5. CAN采用非归零式（NRZ）编码，直接通信距离最远可 达10km（速率5kb/s）；通信速率最高可达1Mb/s（此时 通信距离最长为40m)。
• 1）日本学者 Takahiro Yakoh他们提出了 一种使用于分布式多机器人通信系统的协 议 MACS（mechanism of acknowledgement using multicast）。 MACS 协议是一种时分多址的协议，其时 隙的分配是动态、按需分配的。 • 2）通信方式：系统的时隙分为两种，一种 是控制时隙，由于仅仅是一些指令，应答 等，时隙较小，在系统中的多个机器人之 间均匀分配；另一种是数据时隙，时隙较 大，是按照需要在多个机器人之间动态分 配。
机器人通信技术发展：
• 1）芬兰学者 Yang Liu 以足球机器人为平 台，针对无线通信的可靠性和临界延时时 间进行了研究。他指出通信的可靠性是机 器人足球比赛中一个关键的技术。 • 2）通信方式：机器人通信系统采用广播的 方式进行数据传输，而不是点对点的方式， 存在多个通信信道可以使用，因此利用频 率的多样性成为可能。使用两个信道来实 现机器人之间的通信，首先对信道的信噪 比进行动态检测，然后选择信噪比高的信 道进行通信。
• LDW车道偏离报警
来自百度文库器人通信技术应用：
• AEB自动紧急刹车系统
机器人通信技术应用：
• 全景及自动泊车系统
机器人通信技术应用：
• 并线辅助系统
机器人通信技术应用：
• 物体识别辅助系统
机器人通信技术应用：
• 行车过程视野相关辅助系统
机器人通信技术应用：
• UHD抬头显示系统
机器人通信技术应用：
机器人通信技术问题：
• （2）通信质量问题 • 机器人在移动过程中脱离了通信网络, 或者遇到通 信故障时, 没有任何信息交流, 可能去探测已探测过的 区域, 从而造成资源浪费若1个机器人与其他机器人脱 离了联系, 第2 个机器人可以自主地创建一个新的通 信网络, 将丢失的机器人与团队重新连接, 则可以避免 这种浪费.利用其他机器人的信息, 对通信质量进行实 时检测, 并结合环境的先验地图近似计算出一个最佳 的移动方向.目前移动机器人通信技术远未成熟, 还需 要进行广泛的研究, 以实现在不可靠环境中机器人的 可靠通信. 因此, 提高移动机器人通信系统的通信质量 是一个值得研究的方向.
• ADAS传感器
机器人通信技术应用：
• ADAS执行器
机器人通信技术应用：
• 乘用车ADAS渗透率
机器人通信技术应用：
• ADAS供应商体系
机器人通信技术应用：
• 国际ADAS供应商
机器人通信技术应用：
• 国际ADAS芯片供应商
机器人通信技术应用：
• 国内ADAS厂商介绍
机器人通信技术应用：
机器人通信协议：
移动机器人通信总线网络系统示意图
机器人通信协议：
• A类网络协议标准 • A类是面向传感器／执行器控制的低速网络， 数据传输位速率通常小于l0kbit/s，该类网 络有多种通信协议，目前首选的标准是LIN。 LIN是用于汽车分布式电控系统的一种新型 低成本串行通信系统，它是一种基于 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的数据格式，是 主从结构的单线12V的总线通信系统。主要 用于智能传感器和执行器的串行通信。
机器人通信技术应用：
• ADAS是防止交通事故的新一代前沿技术
机器人通信技术应用：
• ADAS系统构成
机器人通信技术应用：
• 详解ADAS系统
机器人通信技术应用：
• ADAS主要功能
机器人通信技术应用：
• ACC自适应巡航系统、FCW前碰报警
机器人通信技术应用：
• LKA车道保持系统
机器人通信技术应用：
机器人通信协议：
• 通信协议是指通信双方控制信息 交换规则的标准、约定的集合，即数 据在总线上的传输规则。在无人车上， 要实现车与各ECU之间的通信，必须 制定规则，即通信的方法、通信时间、 通信内容，保证通信双方能相互配合， 使通信双方能共同遵守、可接受的一 组规定和规则。
机器人通信协议：
移动机器人通信总线网络系统示意图
机器人通信协议：
• OSI七层体系结构
机器人通信协议：
• CAN网络结构
应用层 网 络 管 理
交互层
传输层
CAN层
CAN总线
机器人通信技术应用：
• ADAS—通往无人驾驶之路 • 什么是ADAS？ ADAS先进驾驶辅助系统，俗称主动安 全系统，属于智能汽车初级阶段。 • ADAS系统构成 环境感知：包括毫米波雷达、摄像头 、激光雷达、夜视系统等传感器；安全控制：算法、芯片 ；动作执行：HMI相关仪表、HUD、手势级别、制动系统 ESP、转向系统EPS等。 • ADAS处于产业导入期 中国ADAS市场渗透率仅1%左 右，根据对主机厂的调研，15、16、17年将有大批车型 配置，预计最迟2020年全部车型配置ADAS系统，届时传 感器+算法芯片市场容量1000亿元。
机器人通信技术发展：
• 1） 美国学者 Jing他提出了CSMA/CD-W （ Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection for Wireless） 协议。 • 2）通信方式：不同的机器人使用不同的帧 长进行通信，机器人在发射结束后立刻开 始检测信道，发射结束后在 Tcr内若检测到 信道为空闲，则认为发射成功；否则，则 认为发生了碰撞，需要重发。