[发明专利]基于分层式结构和资源整合的多机器人任务分配方法

说明书

本发明涉及多机器人任务分配领域，具体涉及一种基于分层式结构和资源整合的多机器人任务分配方法。本发明的多机器人任务分配方法，基于金字塔形的分层式结构进行任务分配。在构建金字塔时，自下而上，将机器人作为最底层，其余各层为管理者，且管理者个数逐层减少，到顶层只有一个管理者；然后，基于满足任务约束条件的各机器人，自下而上逐层计算各管理者拥有的资源。在分配任务时，自上而下查找出能满足任务需求的各最低层管理者，将各最低层管理者所直接或间接管理的且满足任务约束条件的机器人进行组合，并选择出匹配度最佳的机器人联盟作为执行任务的机器人联盟。本发明的计算方法效率高，能有效提高任务分配的实时性。

技术领域

本发明涉及多机器人任务分配领域，具体涉及一种基于分层式结构和资源整合的多机器人任务分配方法。

背景技术

近年来，多机器人系统以其柔性、并行性、鲁棒性等特点受到普遍关注。多机器人系统的研究包括群体体系结构、任务分配、协调协作机制等方面，其中，任务分配是其中重要的研究内容。

任务分配的结果将直接影响到多机器人系统任务完成的质量，将任务分配给合适的机器人去执行，有利于实现系统资源的优化。早期传统的任务分配方法考虑每个任务都能被一个机器人完成，这通常适用于任务比较简单的情形。随着任务复杂度的增加，单个机器人的资源将无法满足任务的需求，此时，就需要将任务分配给多个机器人组成的联盟。然而，现有基于联盟的任务分配方法由于计算复杂度较高，在大规模的多机器人系统中进行任务分配的实时性还有待提高。

在该情形下，人类社会分层式管理机制的有效性提供了一种解决思路。受人类社会分层式管理机制的启发，研究人员开始关注对多机器人系统进行分层式构建，进而在分层式的结构下进行任务分配。但是，现有的基于分层式结构的多机器人任务分配方法的研究尚未有效地解决分层式结构下的资源整合问题，这将影响到任务分配的效率。同时，现有的基于分层式结构的多机器人任务分配方法的实时性也需进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于分层式结构和资源整合的多机器人任务分配方法，提高了多机器人任务分配的效率，使得分配的实时性得到了有效的提高。

本发明提出一种基于分层式结构和资源整合的多机器人任务分配方法，包括以下步骤：

步骤S10，基于金字塔形的分层式结构，根据任务约束条件，以及各机器人的资源向量，从金字塔的最底层筛选出满足任务约束条件的机器人；

步骤S20，根据所述满足任务约束条件的机器人，以及各机器人的资源向量，自下而上计算所述金字塔形的分层式结构的每一层中各管理者拥有的资源向量；

步骤S30，根据任务需求资源向量，以及所述各管理者拥有的资源向量，自上而下，查找出所述金字塔形的分层式结构中满足任务需求的各最低层管理者；

步骤S40，查找所述满足任务需求的各最低层管理者所直接或间接管理的，且满足任务约束条件的机器人，选择能够满足任务需求的机器人组合，作为候选机器人联盟，进而组成候选机器人联盟集合；

步骤S50，从所述候选机器人联盟集合中选择匹配度最佳的机器人联盟，作为被选派执行任务的机器人联盟；

其中，

所述金字塔形的分层式结构，构建方法为：

步骤A10，将所有机器人作为金字塔的最底层，并按预设的机器人分组成员数将机器人进行分组，针对各组机器人分别设置一个管理者；

步骤A20，按预设的管理者分组成员数，将管理者进行分组，针对各组管理者分别设置一个上级管理者；按所述预设的管理者分组成员数将所述上级管理者分组，并对各组分别设置再上一级管理者；依此类推，直到金字塔的最顶层只有一个管理者；

所述管理者为计算机。