[发明专利]一种预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法

说明书

本发明公开了一种预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法，包括以下步骤：对多机器人系统建模；建立所有机器人承担不同任务的效益值矩阵；优化多机器人系统；对效益值矩阵进行简化；根据每个任务所需机器人的数量对效益值矩阵进行变形；对任务进行预分配，并进一步简化效益值矩阵；利用匈牙利算法进行任务分配，获得最终的分配矩阵T，完成任务分配。本发明以多机器人多任务分配系统为对象，采用预分配结合匈牙利算法的策略进行分配，有效地解决了多机器人多任务系统的分配与优化问题，缓解了在效益矩阵复杂时运用单一匈牙利算法可能造成的时间消耗过大、甚至算法无限循环的问题，具有有效简化模型表示方式、加快模型分析速度的优点。

技术领域

本发明属于多机器人协作控制技术领域，特别是一种预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法。

背景技术

多机器人任务分配，即指派机器人执行任务，由于机器人的构造不同，对不同任务的完成度不一样，执行任务的花费也不一样。因此，如何合理地指派不同的机器人执行不同的任务、如何指派多个机器人完成同一个任务成为多机器人系统研究中的关键问题之一。

现有的多机器人任务分配方法大多是针对具体的应用提出来的，只能用于特定环境，比如匈牙利算法，机器人和任务数量相等且每个任务只需要一个机器人来完成，这是非常理想化的情境。如谢哲学.基于匈牙利法的引航员任务指派研究[D].2017.^[1]，就应用了匈牙利算法指派任务和机器人数量相等的情况。若当任务数量和机器人数量不相等，或当每个任务需要一个以上机器人来完成的时候，这种分配方式就无法使用。

现阶段实验过程中，在构建机器人与完成任务间的关系时，多数只单一考虑到机器人在完成任务过程中的时间因素或完成任务所需代价。但在实际应用时，多机器人在合作完成目标任务的过程中，仅单一以时间因素或完成代价来衡量机器人对于任务的完成度是非常片面的。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法，包括以下步骤：

步骤1、基于角色协作的模型对多机器人系统建模；

步骤2、建立所有机器人承担不同任务的效益值矩阵Q；

步骤3、通过判断机器人是否满足分配条件优化多机器人系统；

步骤4、对所述效益值矩阵进行简化；

步骤5、根据每个任务所需机器人的数量对效益值矩阵进行变形；

步骤6、对任务进行预分配，获得初始分配矩阵T，并进一步简化效益值矩阵；

步骤7、利用匈牙利算法处理步骤6简化后的效益值矩阵进行任务分配，获得最终的分配矩阵T，完成任务分配。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明通过引入效益值作为衡量机器人完成任务好坏的参数，完善机器人完成任务过程中的效用评价机制，可有效体现异构机器人完成不同任务的优劣，能够同时兼顾时耗和能耗，增加效益值这样一个任务分配结果优劣的量化评估指标，提高了任务分配结果的科学性与合理性；2)本发明通过对效益值矩阵进行调整变形，实现了复杂情况下如任务数量和机器人数量不相等或当每个任务需要一个以上机器人来完成时的任务分配；3)本发明通过使用预分配，缓解了在效益矩阵复杂时运用单一匈牙利算法可能造成的时间消耗过大、甚至算法无限循环的问题，具有加快模型分析速度的优点；4)本发明通过删除与本分配方式无关的变量，简化了建模步骤，简化了模型的表示方式，获得了更简单更适合本系统的模型。

附图说明

图1是本发明预分配结合匈牙利算法的多机器人任务分配方法的流程图。

图2是本发明优化多机器人系统以及对效益值矩阵进行初次简化的流程图。