[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于區(qū)塊鏈的去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)框架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211242610.3
• 申請(qǐng)日: 2022-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115686778B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立波;范文杰;黃昱銘;宋凌;郭穗鳴;劉志全;許諾;彭泳翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/48
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/48;G06F21/64
• 代理公司: 廣州科粵專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于區(qū)塊鏈的去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)框架，主要采用了損失檢測(cè)機(jī)制、聲譽(yù)機(jī)制、區(qū)塊鏈技術(shù)等?；诖丝蚣茉O(shè)計(jì)的中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)能夠兼容不同類(lèi)型的機(jī)器人，擁有穩(wěn)定快速的執(zhí)行效率以及抵抗各類(lèi)攻擊的能力，且能很好地保護(hù)數(shù)據(jù)交互隱私，同時(shí)提供全局信息，從而使系統(tǒng)中的機(jī)器人更好地做出決策。本發(fā)明提出的技術(shù)方案與現(xiàn)有的去中心化群體機(jī)器人框架相比更安全、更穩(wěn)定，更適合在實(shí)際生產(chǎn)中落地應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及群體機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于區(qū)塊鏈的去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)框架。

背景技術(shù)

群體機(jī)器人系統(tǒng)(Swarm?Robotic?System)的主要目標(biāo)是通過(guò)大量的簡(jiǎn)單機(jī)器人，在機(jī)器人與機(jī)器人之間、機(jī)器人與環(huán)境之間完成系統(tǒng)使用者期望得到的集體行為。同時(shí)，群體機(jī)器人系統(tǒng)擁有擴(kuò)展性好、靈活性強(qiáng)、容錯(cuò)率高等特點(diǎn)。

現(xiàn)有的群體機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的不同，可分為兩大類(lèi)：中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)與去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)。中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)中常擁有一個(gè)到多個(gè)中央指揮的角色，其主要職責(zé)是收集來(lái)自各個(gè)機(jī)器人的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并指定群體的全局行為；而這一特點(diǎn)使得中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)中央指揮的存活狀態(tài)高度敏感，一旦中央指揮丟失，則系統(tǒng)將陷入癱瘓；此外，受系統(tǒng)控制策略以及系統(tǒng)通訊能力所限，系統(tǒng)無(wú)法支撐機(jī)器人數(shù)量不斷增加的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而無(wú)法完成更為復(fù)雜的任務(wù)。在去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)中，由于不需要中心化決策角色，同時(shí)采取分布式的通訊及控制方式，可以有效地避免數(shù)據(jù)處理中心化帶來(lái)的延遲，并使整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度不再受限于群體大小。但現(xiàn)有的去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)仍面臨著許多挑戰(zhàn)，比如：無(wú)法將群體收集到的傳感數(shù)據(jù)整合為全局知識(shí)；即使機(jī)器人間通過(guò)局部互動(dòng)來(lái)分享全局知識(shí)，也無(wú)法使機(jī)器人很好地根據(jù)全局知識(shí)做出決策；隨著機(jī)器人個(gè)體數(shù)量的不斷增長(zhǎng)以及機(jī)器人個(gè)體分布的越發(fā)廣泛，現(xiàn)有的系統(tǒng)難以保證全局知識(shí)在傳播過(guò)程中的安全性與穩(wěn)定性。

Ferrer[The?blockchain:a?new?framework?for?robotic?swarm?systems[C]//Proceedings?of?the?future?technologies?conference.Springer,Cham,2018:1037-1058.]提出將區(qū)塊鏈技術(shù)與去中心化群體機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，并討論了區(qū)塊鏈在系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景，強(qiáng)調(diào)了全局知識(shí)的重要性，但未能提供詳細(xì)的理論基礎(chǔ)去指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的群體機(jī)器人系統(tǒng)。Ozyilmaz等人[Ozyilmaz?K?R,Yurdakul?A.Designing?aBlockchain-based?IoT?with?Ethereum,swarm,and?LoRa:the?software?solution?tocreate?high?availability?with?minimal?security?risks[J].IEEE?ConsumerElectronics?Magazine,2019,8(2):28-34.]提出并初步實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施框架(Blockchain-based?Internet?of?Things?Infrastructure)，結(jié)合了區(qū)塊鏈技術(shù)后，使得系統(tǒng)中的機(jī)器人能夠根據(jù)全局知識(shí)完成決策，但仍然存在安全性與魯棒性不足，不能有效地應(yīng)對(duì)惡意攻擊、機(jī)器人個(gè)體損失的問(wèn)題。這說(shuō)明現(xiàn)有研究的成果難以投入實(shí)際應(yīng)用，而現(xiàn)有系統(tǒng)又缺乏泛化能力，無(wú)法提供充分的安全分析、完善的測(cè)試機(jī)制、更優(yōu)秀的安全協(xié)議。

上述問(wèn)題都阻礙著群體機(jī)器人系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。