[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

说明书

本发明提供一种面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法，该方法包括：根据环境地图中任务点状态变化，分析任务分配需要考虑的因素和难点，任务点发生时，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。本发明解决了环境中动态任务分配问题，传统的拍卖算法采用的一次分配来解决给定的任务，在面对动态任务存在很大局限性。本发明通过多次拍卖，以时间最优为目的，最大程度的利用机器人的资源，将上述方法在VC++和Csharp平台上进行仿真，通过大量的实验仿真测试结果表明，改进的拍卖算法较传统的拍卖算法更能够很好的解决环境中的动态任务，通过多次分配来满足实时性的需求，并能够给出接近的最优解。

技术领域

本发明涉及机器人智能拍卖算法技术领域，更具体地，涉及一种面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法。

背景技术

随着人们对人工智能和复杂系统认识的深入，机器人系统在建筑、军事、消防、工业生产等领域有了良好的应用前景。而当前多机器人系统中任务数量大，任务点包含信息复杂，参与的机器人众多，全局搜索算法的计算代价呈现指数增长，这使得全局搜索算法很难在规定的时间内寻找到任务分配问题的最优解。因此，全局搜索算法并不适用大规模多智能体动态任务分配问题的求解。在大规模系统中任务分配须满足实时性的要求，倾向于在规定的时间内得到“好”的解，而得到的解并不一定是最优解。因此对于时间约束的多机器人动态任务分配问题研究具有重要意义。

当前任务分配很多采用拍卖算法，传统的拍卖算法面向任务是静态的，采用的是一次拍卖算法。但在面对任务点数量多且动态变化情况下存在很大的缺陷，无法实行更多次调度，不能满足实时性的需要，更得不到理想的效果。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法，该方法基于改进的拍卖算法，以及结合A-star算法路径寻优，通过机器人之间协同合作解决环境中多个动态任务的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种面向动态任务的多机器人分布式任务分配形成方法，该方法包括：

S1：根据环境地图中信息，理清任务分配问题需要考虑的因素和难点；

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。

进一步，所述步骤S1中，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

进一步，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，并分别确定机器人、任务和障碍物的坐标。

其中，任务用字母j表示，其中j＝1,2,…,N，任务在地图上近似于一个点。机器人用字母i表示，其中i＝1,2,…,M。障碍物用字母b表示，其中b＝1,2,…,B。

任务点在地图上的坐标为其中j＝1,2,…,N；机器人在地图上的坐标为其中i＝1,2…M；障碍物在地图上的坐标为其中k＝1,2,…,B。

任务点与机器人之间的距离公式为：

假定任务点j坐标与任务点j'坐标分别为则两者之间距离公式为：