基于區(qū)塊鏈的偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制

　　摘要：為彌補(bǔ)偵查機(jī)器人行進(jìn)靈活性不足的缺陷，降低無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的發(fā)生幾率，提出基于區(qū)塊鏈的偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制算法;利用超聲信號(hào)處理電路，提取可供直接應(yīng)用的偵查運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，聯(lián)合已完成配置的MoveIt避障程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)偵查機(jī)器人的實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃;在此基礎(chǔ)上，設(shè)置LQR控制器，在控制機(jī)器人偵查航速的同時(shí)，建立必要運(yùn)動(dòng)操縱方程，完成對(duì)偵查機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)航線控制，提升與運(yùn)動(dòng)設(shè)備元件相關(guān)的行進(jìn)靈活性;完善P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以待交互的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)作為處理支持條件，將所有偵查信息封裝至同一區(qū)塊組織中，完成基于區(qū)塊鏈的避障控制原理研究，實(shí)現(xiàn)偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制算法的搭建;對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用基于區(qū)塊鏈的控制算法后，C-Space參數(shù)極值超過(guò)8.0，RRT靈敏度也提升至75%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)偵查機(jī)器人的靈活性行進(jìn)控制，有效抑制了無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的出現(xiàn)。

　　本文源自計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制發(fā)表時(shí)間：2021-02-25《計(jì)算機(jī)測(cè)量A與控制》(月刊)創(chuàng)刊于1993年，由中國(guó)計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制技術(shù)協(xié)會(huì)主辦。報(bào)道內(nèi)容：1計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的研究成果及發(fā)展方向的綜述與評(píng)論;2先進(jìn)的總線技術(shù)、故障診斷技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)以及控制理論在工業(yè)領(lǐng)域和軍事中的應(yīng)用;3邊緣掃描測(cè)試技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā);4動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理系統(tǒng);現(xiàn)場(chǎng)總線與接口技術(shù);機(jī)電一體化技術(shù);5嵌入式系統(tǒng)軟件、軟件測(cè)試以及工控組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;6集散/分布控制系統(tǒng)，自控/監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信、樓宇自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用;8先進(jìn)的測(cè)控部件及傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)測(cè)試和控制中的應(yīng)用;9基于總線技術(shù)的智能儀器儀表的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

　　關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;偵查機(jī)器人;實(shí)時(shí)避障;航線控制;超聲信號(hào);MoveIt程序;LQR控制器;P2P平臺(tái)

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)具備共享能力的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)參量同時(shí)具備“集體維護(hù)”、“全程留痕”、“公開(kāi)透明”、“可以追溯”等多項(xiàng)特征。該項(xiàng)技術(shù)手段融合了共識(shí)機(jī)制、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、算法加密、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸4類傳統(tǒng)應(yīng)用模式，作為比特幣理論的衍生概念，區(qū)塊鏈弱化了中心控制主機(jī)的執(zhí)行能力，采用一連串密碼為各級(jí)數(shù)據(jù)塊組織賦值，每一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中也都包含了可供其它應(yīng)用元件直接使用的傳輸交易信息，可用于數(shù)據(jù)有效性的驗(yàn)證及下一區(qū)塊結(jié)構(gòu)的生成處理[1]。區(qū)塊鏈技術(shù)完全不依賴第三方管理機(jī)構(gòu)，沒(méi)有中心管制政策的約束，整個(gè)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)自成一體，可逐級(jí)通過(guò)分布式信息的核算與檢測(cè)。技術(shù)方面區(qū)塊鏈存儲(chǔ)代碼始終保持開(kāi)源化形式，可借助查詢接口實(shí)現(xiàn)對(duì)待處理信息的公開(kāi)與公布[2]。

　　偵查機(jī)器人是一種常見(jiàn)的行進(jìn)型運(yùn)動(dòng)受控設(shè)備，由正向運(yùn)動(dòng)體系、逆向運(yùn)動(dòng)體系、核心變動(dòng)體系多部分共同組成。在實(shí)際行進(jìn)過(guò)程中，受到阻擋障礙物的影響，機(jī)器人會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)避障性運(yùn)動(dòng)行為，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，設(shè)備體行進(jìn)元件的變動(dòng)靈活性大幅下降，導(dǎo)致無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的出現(xiàn)。為解決上述問(wèn)題，傳統(tǒng)RRTConnect算法及RRTStar算法直接求導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的行進(jìn)變動(dòng)角度，借助OBB避障模型，確定阻擋障礙物的實(shí)際所屬位置。但傳統(tǒng)方法的C-Space參數(shù)極值水平過(guò)低，RRT靈敏度指標(biāo)也始終不能達(dá)到理想化數(shù)值水平。基于此引入?yún)^(qū)塊鏈處理技術(shù)，在超聲信號(hào)處理電路、LQR控制器等硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)的支持下，建立一種新型的偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制算法，再通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，突出說(shuō)明該算法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　1偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃

　　偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃包含超聲信號(hào)處理電路連接、偵查運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)提取、MoveIt避障程序配置3個(gè)處理環(huán)節(jié)，具體操作流程如下。

　　1.1機(jī)器人超聲信號(hào)處理電路

　　由圖1所示，超聲信號(hào)處理電路可提供偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)行進(jìn)所需的應(yīng)用電子量，存在于實(shí)時(shí)電流輸入端與實(shí)時(shí)電流輸出端之間，可在信號(hào)振蕩器、信號(hào)接收器等多個(gè)電路處理元件的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人避障傳輸電量的存儲(chǔ)與調(diào)度[3]。PWM超聲輸出裝置位于機(jī)器人信號(hào)處理電路中部，向右與避障信號(hào)接收器相連，可將待應(yīng)用傳輸電子規(guī)劃成多個(gè)小型信號(hào)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，一部分用于電量?jī)?chǔ)蓄端的長(zhǎng)久貯存，另一部分用于偵查機(jī)器人的實(shí)時(shí)避障消耗;向左與4個(gè)阻值完全相同的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行電阻相連，當(dāng)超聲信號(hào)電流由電路正極輸入電量負(fù)極時(shí)，PWM裝置快速更改與信號(hào)振蕩器間的實(shí)時(shí)連接形式，達(dá)到對(duì)機(jī)器人超聲信號(hào)傳輸電流的定向性調(diào)節(jié)[4]。偏壓子電路存在于超聲信號(hào)處理電路下端，與機(jī)器人階段段相連，當(dāng)輸入端開(kāi)啟信號(hào)錄入模式后，R1、R2、R3、R4電阻迅速更改已接入的阻值參量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障行為的逐級(jí)化控制。

　　1.2偵查運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)提取

　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)偵查機(jī)器人避障連桿的實(shí)時(shí)控制，借助信號(hào)處理電路記錄各時(shí)刻輸出電子的實(shí)際占用水平，結(jié)合與機(jī)器人關(guān)節(jié)角相關(guān)的變動(dòng)數(shù)據(jù)，多次獲取任意本征避障節(jié)點(diǎn)的空間位姿信息，從而計(jì)算偵查機(jī)器人避障連桿的實(shí)時(shí)所處位置[5]。假設(shè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系與避障連桿控制坐標(biāo)系完全重合，機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度值θm，m代表該行進(jìn)變動(dòng)角所對(duì)應(yīng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)序號(hào)，則本征避障節(jié)點(diǎn)的空間位姿信息可用下式表示：

　　其中：λ代表超聲信號(hào)處理電路中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)電子的輸入總量，θ1代表偵查機(jī)器人避障連桿的外部行進(jìn)變動(dòng)角，θ0代表偵查機(jī)器人避障連桿的內(nèi)部行進(jìn)變動(dòng)角，u0、u1分別代表兩個(gè)不同的避障位姿信息篩查條件。若不考慮機(jī)器人的間接行進(jìn)碰撞行為，規(guī)定在實(shí)時(shí)避障規(guī)劃的過(guò)程中，偵查機(jī)器人始終保持勻速且穩(wěn)定的前進(jìn)行為，則可認(rèn)為本征避障節(jié)點(diǎn)的空間位姿信息直接影響實(shí)際避障行為的處理結(jié)果。設(shè)p1、p2、…、pn分別代表n個(gè)與機(jī)器人偵查運(yùn)動(dòng)相關(guān)的行進(jìn)避障判別條件，聯(lián)立公式(1)，可將機(jī)器人偵查運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的提取處置行為定義為：式中，j1，j2，…，jn分別代表偵查機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中所路過(guò)的n個(gè)不同的預(yù)設(shè)避障行為記錄節(jié)點(diǎn)。

　　1.3MoveIt避障程序配置

　　MoveIt避障程序是與偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法相關(guān)的軟件配置環(huán)節(jié)，可在1r4r850moveit、kdlkinematicsplugin、KDLKinematicsPlugin三類工具包的作用下，直接更改實(shí)時(shí)避障指令在空間范圍內(nèi)的作用處置權(quán)限，以此縮短運(yùn)動(dòng)行進(jìn)設(shè)備的平均反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到提升偵查機(jī)器人行進(jìn)靈活性的目的。1r4r850moveit工具包與機(jī)器人超聲信號(hào)處理電路的振蕩器設(shè)備相匹配，可在既定執(zhí)行周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)R1、R2、R3、R4電阻的同向干預(yù)控制，并對(duì)已輸入超聲信號(hào)進(jìn)行編碼處理，防止混亂避障處理行為的出現(xiàn)[67]。kdlkinematicsplugin工具包與本征避障節(jié)點(diǎn)的空間位姿信息相匹配，可更改定積分環(huán)境下，與偵查機(jī)器人行進(jìn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的關(guān)節(jié)角邊限累積條件，從而獲得更加精準(zhǔn)的偵查運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)提取結(jié)果。KDLKinematicsPlugin工具包與偏壓子電路相匹配，作用于實(shí)時(shí)避障指令的執(zhí)行初期與末期，在同一執(zhí)行周期內(nèi)，只能保持相同的更改作用行為，整體配置調(diào)節(jié)能力相對(duì)受限。

　　2偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)航線控制

　　在偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃原理的支持下，按照LQR控制器搭建、偵查航速控制、運(yùn)動(dòng)操縱方程定義的處理流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)體的運(yùn)動(dòng)航線控制。

　　2.1LQR控制器

　　LQR控制器負(fù)責(zé)偵查機(jī)器人航線控制指令的執(zhí)行與應(yīng)用，在區(qū)塊鏈子系統(tǒng)中能夠根據(jù)機(jī)器人實(shí)體的運(yùn)動(dòng)行進(jìn)狀態(tài)，記錄必要的圖像數(shù)據(jù)信息，再通過(guò)超聲信號(hào)的形式，輸出至其它避障處置面板中[89]。LQR控制主機(jī)分別與1～8號(hào)子級(jí)控制面板相連，其中1號(hào)面板代表機(jī)器人伺服避障處理器，2號(hào)面板代表行進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制器、3號(hào)面板代表高壓前進(jìn)控制器，4號(hào)面板代表低壓前進(jìn)控制器，5號(hào)面板代表輔助避障應(yīng)用元件，6號(hào)面板代表轉(zhuǎn)向控制器，7號(hào)面板代表伺服前進(jìn)永動(dòng)機(jī)，8號(hào)面板代表機(jī)器人轉(zhuǎn)向控制器。當(dāng)機(jī)器人航行數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)塊鏈子系統(tǒng)時(shí)，所有控制元件同時(shí)開(kāi)啟應(yīng)用連接形式，此時(shí)偵查網(wǎng)絡(luò)接口由閉合轉(zhuǎn)為啟用狀態(tài)，經(jīng)過(guò)控制操作面板的多次調(diào)節(jié)，使機(jī)器人本體逐漸達(dá)到相對(duì)良好的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。LQR控制器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　2.2偵查航速控制

　　偵查航速控制是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)航線控制中的重要處理環(huán)節(jié)，在LQR控制器元件的作用下，選取初始避障位置作為記錄原點(diǎn)、實(shí)時(shí)避障位置作為末尾記錄節(jié)點(diǎn)，多次更改與運(yùn)動(dòng)航線相關(guān)的機(jī)器人行進(jìn)轉(zhuǎn)向角，使得航速數(shù)值得到逐級(jí)化分割，在每一物理小區(qū)間內(nèi)提取行進(jìn)轉(zhuǎn)向角的均值化參量，用于后續(xù)偵查航速控制計(jì)算的實(shí)用數(shù)據(jù)支持條件[10]。規(guī)定整條偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)航線由i個(gè)小型物理區(qū)間組成，其中第一區(qū)間的行進(jìn)轉(zhuǎn)向角為α1，第二區(qū)間的行進(jìn)轉(zhuǎn)向角為α2，第i區(qū)間的行進(jìn)轉(zhuǎn)向角為αi，聯(lián)立公式(2)，可將每一區(qū)間的行進(jìn)轉(zhuǎn)向角均值化參量表示為：

　　其中：W1、W2、W…、Wi分別代表行進(jìn)方向上i個(gè)不同的偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分量，λ1、λ2、λ…、λi分別代表i個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)航線轉(zhuǎn)角系數(shù)。以行進(jìn)轉(zhuǎn)向角均值化參量作為偵查航速控制的輸出系數(shù)條件，假設(shè)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)的最大參量約束值不超過(guò)Ei、最小參量約束值不低于E1，整合上述物理量，可將偵查機(jī)器人的航速控制判別式定義為：

　　式中，G代表偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)的行進(jìn)控制條件，r1代表避障偵查的最大運(yùn)動(dòng)判別系數(shù)，r1代表避障偵查的最小運(yùn)動(dòng)判別系數(shù)。

　　2.3運(yùn)動(dòng)操縱方程

　　運(yùn)動(dòng)操作方程直接關(guān)系偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)航線的最終控制結(jié)果，在不同坐標(biāo)參考條件下，可得到不同的行進(jìn)避障運(yùn)動(dòng)分量值[1112]。規(guī)定偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)的正方向?yàn)樾羞M(jìn)航線控制的正方向，實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)的負(fù)方向?yàn)樾羞M(jìn)航線控制的負(fù)方向，定義中心點(diǎn)O的參考坐標(biāo)為(x0，y0)，避障運(yùn)動(dòng)末尾結(jié)束點(diǎn)O′的參考坐標(biāo)為(x′，y′)，利用上述物理量，可將由點(diǎn)O指向點(diǎn)O′的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系正向表達(dá)式DOO′定義為：

　　其中：Δx代表點(diǎn)O′所在直線與點(diǎn)O所在直線的橫向位移變化差值，Δy代表點(diǎn)O′所在直線與點(diǎn)O所在直線的縱向位移變化差值，x代表運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)參考基向量，y代表運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)參考基向量。若不考慮不當(dāng)偵查行為對(duì)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障運(yùn)動(dòng)的影響，規(guī)定在整個(gè)行進(jìn)周期內(nèi)，機(jī)器人航線始終不會(huì)發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)動(dòng)變向趨勢(shì)。設(shè)ΔT代表偵查機(jī)器人的實(shí)時(shí)行進(jìn)運(yùn)動(dòng)周期，ξOO'代表避障航線操縱系數(shù)，聯(lián)立公式(4)、公式(5)，可將偵查機(jī)器人運(yùn)動(dòng)航線操縱方程定義為：

　　式中，γOO′為偵查機(jī)器人的避障運(yùn)動(dòng)行進(jìn)控制系數(shù)，s1為航線結(jié)束位置的實(shí)時(shí)記錄坐標(biāo)，s0為航線起始位置的實(shí)時(shí)記錄坐標(biāo)。

　　3基于區(qū)塊鏈的避障控制實(shí)現(xiàn)

　　聯(lián)合P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等區(qū)塊鏈組織的實(shí)際應(yīng)用需求，按照運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)交互、偵查信息封裝的處理流程，實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的偵查機(jī)器人避障控制原理研究。

　　3.1P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

　　P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是區(qū)塊鏈單元中的核心控制指令處置元件，在實(shí)施機(jī)器人避障控制的過(guò)程中，始終保持發(fā)散狀應(yīng)用形式，為實(shí)現(xiàn)對(duì)偵查機(jī)器人航線的精準(zhǔn)化控制，每一類執(zhí)行主機(jī)都必須擁有一個(gè)主輸出設(shè)備和一個(gè)輔助輸出設(shè)備[13]。圖3為一個(gè)完整的P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中包含偵查信號(hào)發(fā)生器、航線規(guī)劃主機(jī)、機(jī)器人避障信號(hào)接收器、航線控制設(shè)備共4類執(zhí)行應(yīng)用元件。在區(qū)塊鏈控制中心的調(diào)度下，偵查信號(hào)發(fā)生器可實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)操作方程，控制避障指令的實(shí)際輸出速率。航線規(guī)劃主機(jī)與航線控制設(shè)備始終保持互為相反的作用效果，隨機(jī)器人避障信號(hào)的改變，接收器裝置會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)換與區(qū)塊鏈控制中心匹配的連接實(shí)踐行為，兩類執(zhí)行主機(jī)則可在對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行初步分揀處理后，選取其中可用于航線控制的信息成分，借助P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳輸至LQR控制器之中[14]。

　　3.2運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)交互處理

　　運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)交互是一種標(biāo)準(zhǔn)化的避障信息處置手段，在機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)航線不出現(xiàn)偏移的情況下，待處理數(shù)據(jù)始終存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈主機(jī)中，而隨著避障信號(hào)傳輸總量的增加，與偵查機(jī)器人相關(guān)的運(yùn)動(dòng)支持設(shè)備會(huì)開(kāi)啟快速轉(zhuǎn)變模式，直至無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的發(fā)生[1516]。為解決上述問(wèn)題，航線規(guī)劃主機(jī)直接調(diào)取區(qū)塊鏈控制中心內(nèi)已存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)避障信息，聯(lián)合JSON模型，定義避障航線的初始與終止運(yùn)動(dòng)位置，在確定二者間控制限定關(guān)系的同時(shí)，計(jì)算避障行進(jìn)的實(shí)際偏轉(zhuǎn)角數(shù)值[1718]。JSON模型是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)交互格式，能夠正確存儲(chǔ)并表示偵查機(jī)器人的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，是獨(dú)立于其它處理模型的文本編輯手段，經(jīng)過(guò)處理后的交互數(shù)據(jù)可清晰表述航線內(nèi)的轉(zhuǎn)角變動(dòng)幅度。設(shè)g0代表偵查機(jī)器人避障航線的初始運(yùn)動(dòng)位置，g1代表偵查機(jī)器人避障航線的終止運(yùn)動(dòng)位置，聯(lián)立公式(6)，可將基于區(qū)塊鏈的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)交互處理表達(dá)式定義為：

　　其中：f1、f2分別代表兩個(gè)不同的避障信息交互系數(shù)，h代表區(qū)塊鏈約束參量，h′代表系數(shù)h的補(bǔ)充說(shuō)明條件，d代表與偵查機(jī)器人相關(guān)的航線控制參量。

　　3.3偵查信息封裝

　　偵查信息封裝是實(shí)時(shí)避障與航線控制算法搭建的末尾處置環(huán)節(jié)，由于區(qū)塊鏈組織為P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了多個(gè)控制接口，但對(duì)于LQR控制器來(lái)說(shuō)，這些接口是不需要全部使用的，因此需要對(duì)使用到的接口進(jìn)行一定的封裝處理。這種處理手段不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人偵查信息的整合，也將與航線控制相關(guān)的數(shù)據(jù)參量打包成固化結(jié)構(gòu)體，以供其它區(qū)塊鏈設(shè)備的直接調(diào)取與應(yīng)用[1920]。規(guī)定j珓代表機(jī)器人偵查避障信息的實(shí)時(shí)輸入總量，聯(lián)立公式(7)，可將基于區(qū)塊鏈的機(jī)器人偵查信息封裝結(jié)果表示為：

　　式中，b、c分別代表實(shí)時(shí)避障參量與實(shí)時(shí)航線控制參量，k代表機(jī)器人航線控制信息的實(shí)時(shí)輸入總量。至此，完成各項(xiàng)應(yīng)用限制條件的建立，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的支持下，實(shí)現(xiàn)偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制算法的順利應(yīng)用。

　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　為驗(yàn)證基于區(qū)塊鏈偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制算法的實(shí)際應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。選取一運(yùn)動(dòng)行進(jìn)能力相對(duì)穩(wěn)定的偵查機(jī)器人作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將其放置于預(yù)設(shè)航線中，為驗(yàn)證無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的發(fā)生幾率，在航線中設(shè)置多個(gè)阻擋障礙物。

　　分別將實(shí)時(shí)避障與航線控制算法(實(shí)驗(yàn)組)、RRTCon-nect算法(對(duì)照組A)、RRTStar算法(對(duì)照組B)輸入監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)主機(jī)中，更改機(jī)器人的實(shí)際行進(jìn)運(yùn)動(dòng)速率，記錄C-Space參數(shù)及RRT靈敏度的具體變化情況。C-Space參數(shù)、RRT靈敏度均能反應(yīng)偵查機(jī)器人的行進(jìn)靈活性，通常情況下，兩項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值水平越高，機(jī)器人的行進(jìn)靈活性也就越強(qiáng);反之則越弱。

　　圖4反應(yīng)了3組不同的C-Space參數(shù)實(shí)值對(duì)比結(jié)果。分析圖4可知，在已知機(jī)器人行進(jìn)距離的情況下，隨運(yùn)動(dòng)速度的增加，實(shí)驗(yàn)組C-Space參數(shù)的實(shí)值記錄結(jié)果最大、對(duì)照組B的C-Space參數(shù)實(shí)值記錄結(jié)果最小。以第2次記錄數(shù)值為例，在固定行進(jìn)距離、運(yùn)動(dòng)速度的前提下，實(shí)驗(yàn)組C-Space參數(shù)極值達(dá)到8.0，對(duì)照組A的C-Space參數(shù)極值達(dá)到6.0，與實(shí)驗(yàn)組相比下降了2.0，對(duì)照組B的C-Space參數(shù)極值則僅能保持為0，與實(shí)驗(yàn)組相比下降了8.0。

　　已知偵查機(jī)器人行進(jìn)距離與運(yùn)動(dòng)速度參量總是保持單獨(dú)對(duì)應(yīng)的存在狀態(tài)。分析表2可知，隨上述兩項(xiàng)物理量實(shí)值水平的提升，實(shí)驗(yàn)組RRT靈敏度在持續(xù)增大后開(kāi)始逐漸趨于穩(wěn)定性波動(dòng);對(duì)照組A的RRT靈敏度在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持穩(wěn)定，該穩(wěn)定實(shí)值與實(shí)驗(yàn)組極值相比，下降了26%;對(duì)照組B的RRT靈敏度前期不斷增大、后期保持穩(wěn)定，全局最大值與實(shí)驗(yàn)組極值相比，下降了36%。

　　綜上可知，若使實(shí)際行進(jìn)距離與運(yùn)動(dòng)速度參量保持不變，隨著基于區(qū)塊鏈實(shí)時(shí)避障與航線控制算法的應(yīng)用，C-Space參數(shù)、RRT靈敏度均出現(xiàn)不同程度的增大趨勢(shì)，與傳統(tǒng)RRTConnect算法及RRTStar算法相比，更能彌補(bǔ)偵查機(jī)器人行進(jìn)靈活性不足的缺陷，達(dá)到降低無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件發(fā)生幾率的目的。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　在區(qū)塊鏈技術(shù)手段的支持下，實(shí)時(shí)避障與航線控制算法針對(duì)偵查機(jī)器人行進(jìn)靈活性不足的問(wèn)題實(shí)施改進(jìn)，聯(lián)合超聲信號(hào)處理電路，提取偵查運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)處的行進(jìn)信息，利用航速參量、封裝信息等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立必要的運(yùn)動(dòng)學(xué)操作方程。固定實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度、行進(jìn)距離保持不變，C-Space參數(shù)、RRT靈敏度均能達(dá)到理想指標(biāo)水平，可實(shí)現(xiàn)對(duì)偵查機(jī)器人的靈活性行進(jìn)控制，充分降低無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件的發(fā)生幾率[2122]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在所提基于區(qū)塊鏈的偵查機(jī)器人實(shí)時(shí)避障與航線控制方法下，偵查性機(jī)器人的C-Space參數(shù)極值達(dá)到8.0，RRT靈敏度在持續(xù)增大后開(kāi)始逐漸趨于穩(wěn)定性波動(dòng)，平均值為71%，均高于實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法，證明了所提方法下偵查機(jī)器人的靈活性更好，能夠降低無(wú)故運(yùn)動(dòng)碰撞事件發(fā)生。