最近的机器人技术进展突显了在制造、医疗保健和自主系统等应用中对实时控制的需求,在这些场景中,异构机器人流量下使命关键命令的及时传递对于操作效率和安全至关重要。在这些情况下,使命关键流量遵循严格的截止时间限制的通信模式:命令必须在规定的服务质量(QoS)截止时间内到达,否则迟到会降低性能或破坏控制环路。在这项工作中,我们在实时SDR平台上演示了广泛应用于机器人通信的CSMA在高机器人流量负载下遭受严重退化,竞争引起的碰撞和延迟干扰了使命关键数据包的准时到达。为了解决这个问题,我们提出了一种兼容IEEE 802.11的混合TDMA/CSMA协议,它将TDMA的确定性时隙调度与CSMA对异构机器人流量的适应性结合起来。该协议通过亚微秒PTP基础的时隙同步的协同集成来实现无碰撞、低延迟的使命关键命令传送,并兼容IEEE 802.11,这对于建立TDMA的精确时序至关重要,还包括动态TDMA分配的三会话超帧,以便进行结构化和可适应的流量管理,以及传播和导航(NAV)保护,以防止干扰这些关键通信会话。实时SDR测试平台和机器人操作系统(ROS)仿真实验表明,所提协议与CSMA基线相比,减少了93%的错过截止时间错误。在高速机器人路径跟踪的ROS仿真中,该协议将均方根(RMS)轨迹误差降低了多达90%,同时确保非关键流量的吞吐量在+-2%之内。
Xu等人(Sun)研究了这个问题。