[发明专利]一种基于角色的群体无人系统协同任务管理方法

说明书

本发明涉及一种基于角色的群体无人系统协同任务管理方法，属于群体无人系统控制技术领域；包括角色调度机制：角色为基本调度单元；使用插件描述并赋予角色不同的能力；基于插件的挂载/卸载实现不同角色的切换；角色切换机制：包括事件触发和事件处理两项内容：事件触发用于生成触发角色切换的事件；事件处理用于对所述事件进行响应；群组织管理机制：用于对所述事件响应时的群管理。相比于现有技术，本发明在操作系统层面提供协同任务管理机制，解决群体无人系统根据任务动态组织、动态配置、自主协同实现任务的问题，提高群体无人系统智能性、自主性以及异构群体无人系统组织时的便利性。

技术领域

本发明属于群体无人系统控制技术领域，涉及一种群体协同任务管理方法，尤其涉及一种基于角色的群体无人系统协同任务管理方法。

背景技术

群体智能无人系统融合了群体集成智能、自主智能、有人/无人协同智能等技术，是人工智能从统计学习型阶段向适应环境型阶段发展的重要抓手，是引领未来的战略性、颠覆性技术。目前，群体智能无人系统已经成为世界各国研究和竞争的新热点。我国在《新一代人工智能发展规划》中，也将群体集成智能列为重要发展方向和突破点。哈佛大学Nagpal教授设计提出了由1024个微型机器人组成的Kilobot集群机器人系统，实现了去中心化、点对点、大规模、协同智能的行为和组织模式。欧盟针对多机器人系统，开展了MARTHA项目，研究群体协同问题。日本Nissan公司则设立了EPORO项目，对群体无人系统进行研究。

作为无人平台的重要基础软件，机器人操作系统为开展无人系统研究提供了重要的支撑，为提高群体无人系统的任务协同管理能力和群体智能行为提供了新的思路和方式。最早由斯坦福大学提出的机器人操作系统ROS(Robot Operating System)，基于发布/订阅的通信方式，实现了分布计算系统，有效支持了分布、异构无人平台的开发。面向群体无人系统，针对群体无人系统资源管理和行为管理的特点，我们开发了群体智能机器人操作系统micROS，实现了基于“角色”的控制抽象及其软件框架。micROS的角色(actor)是指机器人完成给定任务的一次执行的行为，也是micROS的基本调度单元，不同的角色绑定不同的插件组，运行不同的算法，实现不同的功能。

在针对不同的群体协同任务时，群体无人系统在时空维度上，需要根据本体状态和外部环境的变化，扮演不同的角色，进行不同粒度的协同。目前的任务管理方法中，主要针对特定的单个无人系统或集群、特定的应用进行垂直编程开发，在异构群体动态组织、群体任务动态配置、群体自主协同等方面缺乏灵活有效支撑，因此，需要设计适合群体无人系统进行高效协同任务管理的方法和机制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，针对群体无人系统在异构群体动态组织、群体任务动态配置、群体自主协同等方面缺乏灵活有效支撑的需求，提供一种基于角色的群体无人系统协同任务管理方法，在操作系统层面提供协同任务管理机制，解决群体无人系统根据任务动态组织、动态配置、自主协同实现任务的问题，提高群体无人系统智能性、自主性、以及异构群体无人系统组织时的便利性。

本发明的思想是基于“角色”的控制抽象，以角色(Actor)为群体智能操作系统的核心概念，将角色框架作为群体智能操作系统进行无人系统智能行为管理的基础。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种基于角色的群体无人系统协同任务管理方法，包括以下内容：

A.角色调度机制：

角色为基本调度单元；

使用插件描述并赋予角色不同的能力；

基于插件的挂载/卸载实现不同角色的切换；

作为优选，所述角色调度机制提供角色扮演、激活、休眠和切换的功能调度接口；

角色扮演用于实现角色对应插件的加载；