附錄Ⅰ機(jī)器人傳感器的網(wǎng)絡(luò)一般的機(jī)械手工程自動化測知和知覺實(shí)驗(yàn)室賓夕凡尼亞州，費(fèi)城， PA 的大學(xué), 美國摘要:以知覺的數(shù)據(jù)從分配的視覺系統(tǒng)吸取了的 exteroceptive 為基礎(chǔ)的硬未知的物體和同時(shí)追蹤的二維歐幾里得幾何的空間的這一個(gè)紙住址即時(shí)位置的問題和被網(wǎng)絡(luò)的移動機(jī)械手的定方位判斷. 對于隊(duì)局限的充份和必需的情況被計(jì)劃. 以統(tǒng)計(jì)的操作員和曲線圖搜索運(yùn)算法則為基礎(chǔ)的一個(gè)局限和物體追蹤方式為與異種的感應(yīng)器一起本土化的一隊(duì)機(jī)械手被呈現(xiàn). 方式在有被裝備全方向的錄像機(jī)和 IEEE 802.11b 無線網(wǎng)路的像汽車一樣移動的機(jī)械手的一個(gè)實(shí)驗(yàn)的月臺被實(shí)現(xiàn). 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使方式有效.關(guān)鍵詞:合作的局限; 多機(jī)械手形成; 分配了感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò); 感應(yīng)器數(shù)據(jù)融合物介紹以使一隊(duì)移動的機(jī)械手自治地在一些里面航行需要了形成而且更進(jìn)一步運(yùn)行像監(jiān)視和目標(biāo)獲得這樣的合作工作, 他們一定能夠以形成和一個(gè)全球的叁考框架本土化他們自己 [1,2]. 因此, 該如何估計(jì)機(jī)械手的位置和定方位 (姿勢) 以精確的和有效率的方式是特別興趣. 我們對這一張紙的興趣是在二空間的特別歐幾里得幾何的空間 SE(2) 中本土化一隊(duì)異種的機(jī)械手和用從異種的感應(yīng)器被獲得的數(shù)據(jù)本土化目標(biāo). 明確地, 我們對情況感興趣為哪一個(gè)所有的機(jī)械手以形成能被本土化包圍. 我們的局限方式接近地被講到被呈現(xiàn)的那些. 在某種意義上機(jī)械手用來自它自己的感應(yīng)器的那一個(gè)來臨可以使用他們的隊(duì)友感應(yīng)器數(shù)據(jù) (或一些被相關(guān)的數(shù)據(jù)) 和數(shù)據(jù). 在那一張紙, 機(jī)械手使用分配了測知改善自己的局限或目標(biāo)局限 [1]. 因?yàn)楸容^多機(jī)械手局限問題藉由聯(lián)合被使用最少的機(jī)械手交換的數(shù)據(jù)一致最佳化，過濾器的兩者文件的方法學(xué)已經(jīng)呈現(xiàn)解決. 最近的文學(xué)使用曲線圖做模型感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)和合作的控制方案 [5, 6]. 在曲線圖硬理論上的結(jié)果 [7-9] 可能是直接地在 R2 適用于多機(jī)械手系統(tǒng) (裁判員. [10, 11]). 然而，相對一點(diǎn)的注意已經(jīng)一起支付到網(wǎng)絡(luò)生觀察, 這對照相機(jī)的網(wǎng)絡(luò)是特別地重要的. 這一張紙?jiān)谝越y(tǒng)計(jì)的操作員和簡單的曲線圖搜索運(yùn)算法則為基礎(chǔ)的 SE(2) 為隊(duì)局限和物體追蹤呈現(xiàn)不同的方式. 此外, 不同的早先方法, 我們在一個(gè)如此的方法中制定問題隊(duì)局限的問題和物體追蹤能被相同的運(yùn)算法則解決. 我們也表示 , 被講到早先作品的最優(yōu)性的利益能如何容易地在我們的方法被吸收. 為例, 這一張紙表示該如何合并一個(gè)廣大的過濾器 (EKF) 改善物體追蹤. 在結(jié)束, 使我們的方法有效, 我們出示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以有被裝備全方向的錄像機(jī)和一個(gè) IEEE 802.11b 無線網(wǎng)路的一群五個(gè)像汽車一樣的自治機(jī)械手 (見到 Fig.1) 我們承擔(dān)一個(gè)全方向的發(fā)射器和接收器和每個(gè)機(jī)械手能聽的每個(gè)機(jī)械手有每隔一機(jī)械手. 因此, 所有的機(jī)械手以合作的樣子以形成能交換他們的估計(jì)而且本土化他們自己. 注意我們不承擔(dān)任何類型的固有感受器數(shù)據(jù) , 像是機(jī)械手的來自任何的不活潑的感應(yīng)器的速度和加速.2 多機(jī)械手的區(qū)域化形成為了要考慮一隊(duì)機(jī)械手是否能被區(qū)域化,如果這數(shù)據(jù)是適當(dāng)?shù)?，融化來自不同的感?yīng)器的可得的數(shù)據(jù)而且查證是必需的. 對于 SE(2) 的一隊(duì) n 機(jī)械手, 局限是表示機(jī)械手位置和定方位的特色的 3n 坐標(biāo)的決心. 因此，見到是必需的如果 3n 獨(dú)立的測量是可得的. 因?yàn)槊總€(gè)測量在 3n 坐標(biāo)上敘述一個(gè)限制, 我們?yōu)樗械南拗瓢l(fā)展了一個(gè)功能獨(dú)立的測試. 因此, 我們定義等級將會允許的一個(gè)限制點(diǎn)陣式我們查證隊(duì)是否能被本土化. 對于每范圍和舉止測量, 在框架 Bi 的在坐標(biāo)上的限制有被: 一雙生測量, jk φ和 ik φ ,包括機(jī)械手 Rj 和 Rk, 造成下列的類型 3個(gè)限制.最后, 生測量, ij φ和φ kj,包括三機(jī)械手 Ri ， Rj 和 Rk, 的任何雙造成下列的類型 4個(gè)限制. 這些限制能以形式被寫: 在 L1 是一個(gè)測量的線組合的地方, 和 h 在一些身體修理的叁考框架中是形狀變數(shù)的一個(gè)非線性功能. 只有能用來描述網(wǎng)絡(luò)的限制的四類型. 能被寫的所有的其他相等在上述的限制相等上功能依賴.藉由區(qū)別四個(gè)限制相等, 我們使描述機(jī)械手坐標(biāo)的可允許小變化 (相等地速度) 的表達(dá). 在～之后這一個(gè)程序?yàn)?M 可能的限制給一個(gè) M × 3n 點(diǎn)陣式作為叁考框架 Bi:如果 n 機(jī)械手的 3n能在一個(gè)不活潑的框架被估計(jì)，在 SE(2) 的 n 機(jī)械手的定義 1 一隊(duì)被說是能地方化的.評論顯然地被講到在系統(tǒng)理論中的可觀察性[14]- 如果一個(gè)隊(duì)是能地方化的超過任何的時(shí)間間隔, 系統(tǒng)完全觀察得出. 然而, 我們將會在一個(gè)即時(shí)又靜態(tài)的設(shè)定中使用定義 1, 而且如此克制不要使用系統(tǒng)理論上的記號法.評論 2 我們也能需要要在設(shè)定它是唯一的必需品估計(jì) 3n 的地方的親戚被本土化的隊(duì)。

n 的 3 個(gè)坐標(biāo)在一個(gè)身體叁考框架中的個(gè)機(jī)械手.在 SE(2) 的 n 機(jī)械手的定理 1 一形成是能地方化的只有當(dāng)如果 N=3 n2ng.nb.nr ≤ 0 （ 11 ng ， nb 和 nr 是被不活潑的或全球定位感應(yīng)器做的測量數(shù)量,生的）感應(yīng)器和范圍感應(yīng)器分別地查證是容易的證明被任何全球的定位感應(yīng)器做的每個(gè)絕對的位置測量能直接地用來估計(jì)二州變數(shù) , 和每舉止和范圍測量將會至少增加在結(jié)構(gòu)或形成的形狀方面的一個(gè)限制. 因此, ng ，全球的位置感應(yīng)器， nb, 生感應(yīng)器, 和 nr, 范圍感應(yīng)器最多將會提供 2ng+nb+ nr 獨(dú)立的測量. 自從 3n 州變數(shù)之后必須被估計(jì),2ng+nb+ nr 一定至少相等 3n. 用有限制的測知能力提供機(jī)械手的形成, 定理 1 提供一種簡單的必需品情況沒有考慮形成幾何學(xué)容易地查證. 注意像劃時(shí)代的感應(yīng)器，圓規(guī)和不活潑的測量單位 (IMUs) 這樣的另外感應(yīng)器,能以筆直的方式被與這一個(gè)結(jié)構(gòu)合并.圖. 4 在 SE 為一群三個(gè)移動的機(jī)械手抽取樣品舉止測知曲線圖(2). 三角法地, 曲線圖 (b) 總是能轉(zhuǎn)換成基于感知外界刺激在計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)得到的知覺數(shù)據(jù).4 局限方式我們的局限方式承擔(dān)每個(gè)機(jī)械手為溝通和測知讓一個(gè)獨(dú)特的確認(rèn) (身份證) 兩者. 起先 , 我們也承擔(dān)物體角落有清楚的測知身份證. 如果基于式樣分類的簡單啟發(fā)用來解決聯(lián)合機(jī)械手測量的問題，這一項(xiàng)假定能被放松. 我們的方式是集中的在某種意義上每個(gè)機(jī)械手收集來自其他的機(jī)械手的測知數(shù)據(jù)而且聯(lián)合使用的這數(shù)據(jù)它自己的，則只有曾經(jīng)叁觀所有節(jié)樹藉由在更深入地去之前在相同的深度拜訪所有的節(jié). 在這里，因?yàn)槲覀儧]有在考慮樹, 節(jié)能被拜訪超過一次. 因此, 如果有曲線圖的根和一個(gè)特定的節(jié)之間的超過一條路徑, 這些路徑將會被用. 在第一個(gè)，一個(gè)頂點(diǎn)被拜訪, 它的位置被估計(jì). 從然后在,之上每次一個(gè)節(jié)被到達(dá), 它的先前估計(jì)姿勢被和使用這條新的路徑的最近被估計(jì)的姿勢結(jié)合. 因?yàn)橐粋€(gè)節(jié)被允許被拜訪超過一次,理論上, 運(yùn)算法則可以在環(huán)中進(jìn)入. 環(huán)引起互相依賴的情形哪里, 舉例來說, vi 的姿勢能被計(jì)算使用來自 vj 的數(shù)據(jù)和 vj 的姿勢能被計(jì)算使用來自 vi 的數(shù)據(jù). 為了避免這一個(gè)問題, 最初的曲線圖被轉(zhuǎn)換成一個(gè)直接的曲線圖哪里環(huán)被移動. 新的曲線圖以身為被選擇如起源的機(jī)械手的根與一棵樹 (然而, 它不是一棵樹) 類似. 環(huán)被藉由在有著相同的深度的機(jī)械手之間除去邊緣避免. 因?yàn)槲矬w沒有測量, 他們從不不再產(chǎn)生環(huán)和他們的優(yōu)勢正在劃除. 一樣的在二個(gè)機(jī)械手之間以單向邊緣發(fā)生. 在不同深度的二個(gè)機(jī)械手之間的雙向性邊緣也可能產(chǎn)生環(huán). 因?yàn)檫\(yùn)算法則視曲線圖為一棵樹而且從不向根移動，所以這些情形被避免. 例外與總是被獨(dú)立地方向跟隨的單向邊緣一起做. 對于情形的圖 5 表演被源自的曲線圖的一個(gè)例子和運(yùn)算法則的四個(gè)步驟呈現(xiàn).這實(shí)際上是 4 R's 和 R' s 的組合當(dāng)?shù)氐臏y量. 因?yàn)?R4 直接地不能夠本土化 R1, 一條經(jīng)過 R3 的間接路徑被需要. 和早先的運(yùn)算法則的議題之一是一些邊緣 (像是在早先的例子 e 12 和 e 21) 不被用于機(jī)械手的和物體的姿勢判斷. 為了避免浪費(fèi)有用的數(shù)據(jù)，一可以在假定機(jī)械手的定方位的二個(gè)部份中分開運(yùn)算法則和位置能分開地被計(jì)算. 二個(gè)部份是: 1) 使用相同的運(yùn)算法則的機(jī)械手的定方位的判斷; 而且 2) 機(jī)械手的判斷和使用線性的目標(biāo)的位置重量了承擔(dān)在一個(gè)第三個(gè)機(jī)械手 (Rk) 同等的人物框架的二個(gè)機(jī)械手 (Ri 和 Rj) 的位置線地被講的最少的正方形方法被: ki θ和 ij φ被假定被知道的地方. 博學(xué) ki θ的需要在二個(gè)部份中解釋運(yùn)算法則的區(qū)分. 除計(jì)算定方位之外，運(yùn)算法則的第一部份負(fù)責(zé)計(jì)算被連接到計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械手的數(shù)字和, 結(jié)果, 為定義要計(jì)算的變數(shù). 一些邊緣仍然在運(yùn)算法則的這一個(gè)部份被浪費(fèi), 什么在觀察之下是合理的舉止測量容易比范圍一些好很多. 另外的進(jìn)步能被實(shí)行使用一個(gè)動態(tài)的過濾器估計(jì)物體的位置. 因?yàn)槲矬w是硬的,如果和它的角落有關(guān)聯(lián)的一個(gè)模型被用,即使當(dāng)一些角落不能夠被機(jī)械手見到，追蹤能被運(yùn)行. 一簡單的不連續(xù)的樣板物體的尺寸必然地不被知道的地方是 , vxj 和 vyj 是 j O 的速度成份的地方 , dj 和 j θ是 j O 和 j 之間的邊緣的大小和定方位+ O, T 是樣品時(shí)間, 和ω是物體有角的速度. 這一個(gè)模型考慮物體的速度成份是持續(xù)的. 因?yàn)樗豢偸钦鎸?shí),在過濾器計(jì)畫期間, 低的價(jià)值一定被指定給表現(xiàn)模型的三條最后線的信心水平的變數(shù). 因?yàn)橐粋€(gè)非線性模型被用, 一個(gè)廣大的過濾器 (EKF) 是必需的. 被用于這一個(gè)過濾器的測量將會是 x 和與起源機(jī)械手相關(guān)的每個(gè)物體角落的 y. 一經(jīng)機(jī)械手的姿勢被估計(jì), 在情緒商數(shù)的變形. (18) 而且 (19) 用來計(jì)算測量的矢量和它的共分散. EKF 在運(yùn)算法則中介紹另外的一個(gè)步驟. 因?yàn)闇y量的組合現(xiàn)在被過濾器運(yùn)行，所以因此，與物體角落相關(guān)的曲線圖的頂點(diǎn)一定從局限步驟被移動.4.2 分配×集中當(dāng)早先的集中方式的時(shí)候工作得很好為一相對地小群體的機(jī)械手，網(wǎng)絡(luò)議題, 如此的當(dāng)做交通和延遲, 和當(dāng)我們正在用數(shù)十或數(shù)以百計(jì)機(jī)械手考慮團(tuán)體的時(shí)候，在一個(gè)單身的機(jī)械手的缺乏計(jì)算資源能造成重要的問題. 在這些情況分配的運(yùn)算法則的使用變成強(qiáng)制性. 然后, 我們想要一個(gè)方法使用相同的運(yùn)算法則而且減少在藉由使分散那處理的部份被需要的計(jì)算和帶寬. 大體上, 可動裝置機(jī)械手只需要當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)運(yùn)行一件工作. 因此，如果每個(gè)機(jī)械手地方性地收集來自它的立即鄰居的數(shù)據(jù)而且聯(lián)合這一筆數(shù)據(jù), 它有它需要大部份的時(shí)間的數(shù)據(jù). 在那情況哪里一個(gè)機(jī)械手能在團(tuán)體中聽每個(gè)機(jī)械手的話 (i.e., 在它的溝通范圍里面的所有機(jī)械手是), 它可以接受所有的數(shù)據(jù)而且，舉例來說，只在來自它的特定的距離 (測量被深度在曲線圖中) 里面本土化機(jī)械手位于. 二者擇一地, 機(jī)械手也可能是更選擇的而且選擇只本土化能見到一個(gè)給定的物體或位置的機(jī)械手. 在這情況, 機(jī)械手將會跟隨只有一些令人想要的在曲線圖上的路徑, 變更運(yùn)算法則小一點(diǎn)點(diǎn). 另外的一個(gè)方法使分散處理, 當(dāng)特別網(wǎng)絡(luò)被用，而且機(jī)械手不能夠直接地和彼此說話的時(shí)候，這可能是有用的, 將只本土化附近的機(jī)械手 (溝通系列的機(jī)械手). 在這一種情形中，當(dāng)給溝通信息和很多的帶寬路由器被保護(hù)的時(shí)候，機(jī)械手不需要工作. 如果全球的數(shù)據(jù)是必需的, 一個(gè)機(jī)械手能問一或者更多它的鄰居對于數(shù)據(jù) (不生的數(shù)據(jù)) 而且計(jì)算使用變形 (18) 的其他機(jī)械手 (或一個(gè)特定的機(jī)械手) 位置和 (19). 因?yàn)檎麄€(gè)的團(tuán)體是可得的，當(dāng)即時(shí)的估計(jì)不是一個(gè)限制的時(shí)候，這一個(gè)程序能回歸地被運(yùn)行直到全部州數(shù)據(jù).4.3 全球的局限迄今，一經(jīng)每個(gè)機(jī)械手在它自己的叁考框架中計(jì)算其余者的位置在一個(gè)身體叁考框架的唯一的比較局限被考慮. 當(dāng)在 W 的與一個(gè)固定的框架相關(guān)的測量可用來根機(jī)械手的時(shí)候, 簡單的變形能用來把比較的估計(jì)轉(zhuǎn)變成全球的坐標(biāo). 5 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。