[发明专利]一种可重构的多移动机器人通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可重构的多移动机器人通信方法。

背景技术

为了协作完成某个任务，多个移动机器人之间需要相互通信。当前多移动机器人间的通信大多采用通过一个总控台进行通信，属于一对多的通信方式。随着机器人团队规模的扩大和机器人移动速度的增加，目前的这种通信方式明显不能满足要求，容错性得不到保障，不利于多机器人团队的高效协作以及多机器人生存能力的提高。而可重构的通信技术在通信过程中传播的路由信息较少，降低了大型通信网络的存储要求和通信载荷，能提高机器人之间实时通信的性能和改善通信的容错性，增加机器人团队对环境的自适应性，有利于机器人团队高效协同合作。

发明内容

为了解决现有多机器人集中式通信方式存在的技术问题，本发明提供一个可重构的多移动机器人通信方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：机器人向周围机器人发送HELLO消息，发送时间间隔为t＝HelloInterval/2+rand()·(HelloInterval/2)，其中HelloInterval为一个时间常量，rand()是一个产生0～1之间数的随机函数，根据接收到的HELLO消息，建立机器人簇结构，维护邻居机器人节点表，一个簇结构由一个簇头和一个或多个簇成员构成，簇头机器人到簇内每一个机器人节点都有一个双向通信链路；

机器人进行数据发送时，节点在两跳之内利用邻居机器人节点表的两跳拓扑信息来实现，对于大于两跳的目的机器人节点，由簇头广播发送路由请求消息，寻找一个到终点的路由，根据寻找的路由完成数据发送。

本发明的技术效果在于：

1)本发明中机器人周期性的广播HELLO消息，用以维持簇结构，而不是像表驱动路由通信方式那样维持路由表信息，有效地减少表驱动路由通信方法周期性发送HELLO消息所造成的能量消耗。

2)本发明中采用按需路由方式，即根据需要发送RREQ，开始请求到目的地的路由。此时不是全网洪泛发送，而是向簇头发送RREQ，也只有簇头能转发RREQ，具有通信速度快、延时小、参与节点少的优点，有利于多机器人间信息实时交互。

3)本发明中机器人发送的RREQ消息中并不携带完整的源路由信息，这样节省了路由开销的能量。

4)本发明利用HELLO消息中携带本机邻居表信息组建两跳拓扑数据结构，可以进行局部的链路修复，适合于多机器人在大范围内的信息交互。

5)本发明中机器人由于移动而丢失簇头之后，可快速进行簇结构重构，保证机器人之间的通信畅通。

附图说明

图1为本发明中一个节点收到HELLO消息后修改邻居表流程图。

图2为本发明中利用簇机制进行路由发现过程的示意图。

图3为本发明中破损链路局部重构示意图。

图4为本发明中链路局部重构流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

可重构的多移动机器人通信方法具体步骤如下：

第一步，数据包的截获。

数据包的截获是机器人之间进行通信的基础。在本通信方式中，数据包具有不同类型，如HELLO包、普通数据包、RREQ包等，截获的数据包不同，处理方式不同，如截获的数据包是普通数据包，则不做任何处理；截获的数据包是HELLO包，则创建和更新簇结构或者更新本机的邻居机器人节点表；截获的数据包是RREQ包，则判断RREQ包的接收方是不是自身，从而做相应的打包转发等操作。

第二步，组建机器人的簇结构

组建机器人的簇结构是通过周期性的发送HELLO消息(即HELLO包)来实现的。HELLO消息还用来组建或更新每个机器人的邻居机器人节点表。每个机器人隔一段时间t向周围机器人节点广播HELLO消息，通知其周围邻近机器人自己的存在。如果时间t固定，会造成网络的阻塞，因此采用随机策略广播消息，确定方法为t＝HelloInterval/2+rand()·(HelloInterval/2)。其中HelloInterval为一个时间常量，表示HELLO信息发送的一个间隔时间，rand()是一个产生0～1之间数的随机函数。