[发明专利]一种面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法

权利要求书

1.一种面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法，其特征在于，包括：

S1：根据环境地图中信息，理清任务分配需要考虑的因素及难点；

S2：任务发生时，基于多阶段拍卖算法，生成任务分配方案，机器人根据所述任务分配方案执行任务；

其中，所述步骤S1中，进一步包括：

S11：给定一张目标环境地图，所述地图上分布有多个具有任务执行能力的机器人、属性随时间变化的任务点和若干个障碍物；

S12：根据任务点的状态变化，理清任务分配需要考虑的因素及难点分析；

其中，所述步骤S12中，任务点状态量随时间呈现指数函数形式变化，任务点j(j＝1,2,…,N)在(t+1)时刻的状态量用方程表示为：

式中：

S_j(t+1)，S_j(t):任务j(j＝1,2,…,N)分别在(t+1)和t阶段的任务点状态量；

α_j:第j个任务点的状态变化率；

β_i:机器人i的执行能力且β_i＞0；

Δt:t与(t+1)之间的时间差；

ε:任务量阈值，设定任务量阈值ε判断任务是否完成，当s_j(t)＜ε时，表示任务已完成；

m：执行任务j的机器人数量；

其中，所述基于多阶段拍卖算法，生成任务分配方案的步骤，具体包括：

确定N个任务点的代理机器人；

计算任务点最佳机器人需求个数S；

代理机器人发布拍卖信息，判断非代理机器人是否能接收到拍卖信息；

若非代理机器人能接收到拍卖信息，则竞拍机器人根据收益函数确定目标任务点，进行竞拍，代理机器人确定任务点投标个数n；

若所述任务点投标个数n小于等于所述任务点最佳机器人需求个数S，则将任务点全部接收；否则，收益函数高的n个机器人中标，竞拍失败的机器人选择就近任务点；

确定分配方案，机器人开始执行任务，有新任务点完成时，任务点完成数目加一；

判断任务点完成数据是否达到N，若达到，则结束，否则，回到代理机器人发布拍卖信息步骤；

在所述判断非代理机器人是否能接收到拍卖信息的步骤之后，还包括：

若非代理机器人不能接收到拍卖信息，则通讯盲区的机器人选择最近的任务点后跳转至确定分配方案步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述的环境为机器人工作环境，对给定的环境地图建立直角坐标系，坐标系以x轴向右为正方向，y轴向上为正方向，并将该工作环境划分为多个栅格，环境地图在空间上分布有N(N∈Z⁺)个任务点、M(M∈Z⁺)个机器人以及B(B∈Z⁺)个障碍物，并分别确定每个任务、机器人和障碍物的坐标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S12中，根据任务点的状态变化，建立任务点状态模型，分析任务分配需要考虑的因素包括任务点属性参数和机器人属性参数，其中，

任务点属性参数包括：任务点的任务量、任务点的状态变化率和任务点在环境地图上所处的位置；

机器人属性参数包括：运动速度、机器人能力值和机器人在环境地图上所处的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，进一步包括：

S21：检测到任务时，选择距离任务点最近的机器人作为代理机器人，若距离数个任务点最近的机器人为同一个机器人i(i＝1,2,…,M)，系统会选择数个任务点中选择距离直角坐标系原点最近的任务点的机器人i为其代理机器人；

S22：代理机器人发布拍卖信息给通讯半径内的竞拍机器人，等待反馈；

S23:接收到拍卖信息的竞拍机器人根据自身收益函数选择收益最高的任务点进行投标；

S24：代理机器人收集投标信息，选择中标的机器人，并通知中标的机器人执行任务；

S25：未中标的竞拍机器人和处在通讯盲区的机器人选择执行最近的任务点。