哈工大（深圳）教授在多机器人协同领域取得重要进展

近日，哈工大深圳校区智能学部智能科学与工程学院梅杰教授团队在多机器人协同定位方面取得重要进展，相关研究成果以《3-D Relative Localization for Multi-Robot Systems with Angle and Self-Displacement Measurements》为题发表在机器人领域国际顶级期刊《The International Journal of Robotics Research》（IJRR），是深圳校区首次在该期刊上发表学术论文。该研究通过融合机器人间的角度测量与自位移测量信息，在强噪声环境下实现了高精度的多机器人相对定位。

相对位姿信息是多机器人协同作业的核心基础，例如无人机编队飞行中，无人机需实时感知邻近无人机的空间位置以维持特定队形。然而传统算法受限于测量噪声干扰，在精度与实时性间难以权衡。针对这一难题，研究团队基于机器人之间的角度测量与机器人自身的位移测量，创新性地提出一种线性相对定位算法，该算法极大地降低了定位所需的计算量。

同时，针对噪声环境下带来的定位精度瓶颈，团队将时间窗口内协同定位问题转化为最大后验估计（Maximum a Posterior，MAP），并结合线性相对定位算法，解决了求解MAP时的两个重要问题：一是初始值估计问题，团队将线性相对定位算法中线性计算过程重构为流形上加权总体最小二乘问题，并将此估计结果作为求解MAP问题的初始值。二是先验概率密度估计问题，即初始时刻机器人之间相对位姿的估计和置信度问题，团队巧妙地在线性相对定位算法的基础上设计神经网络概率密度估计器以学习初始时刻的相对位姿先验分布，突破了传统方法无法估计高维先验概率密度的问题。最后，团队引入边缘化机制，避免了求解MAP问题时的维度爆炸问题。通过仿真和无人机集群实物实验，验证了所提出算法的有效性。

算法总体框图。算法以角度和自位移测量为输入，Algorithm 1为线性相对定位算法，Algorithm 2为WTLS，Algorithm 3为NDE，Algorithm 4为整体算法。

《The International Journal of Robotics Research》是机器人领域公认的三大顶级期刊之一（与IEEE Transactions on Robotics、Science Robotics并列），专注于发表机器人技术及相关领域的最新研究成果。IJRR创刊于1982年，是全球范围内机器人领域首本学术期刊。创刊以来，IJRR始终以卓越的学术质量与国际影响力著称，致力于发表原创性强、思考深入且富有洞见的论文、评论及社论，覆盖机器人学科的多元主题。

哈工大深圳校区为论文第一署名单位和通讯单位，深圳校区博士研究生梁晨阳和崔宝艺分别为论文第一作者和第三作者，深圳校区梅杰教授与南方科技大学陈亮名副教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、深圳市科技计划、广东省基础与应用基础研究基金等项目的支持。

（通讯员供图）

编辑 秦天 审读 李斌 二审 桂桐 三审 叶志卫