[发明专利]一种分布式自主移动机器人调度系统

权利要求书

1.一种分布式自主移动机器人调度系统，其特征在于，该系统包括机器人自主状态检测与数据共享单元、分布式任务分配单元、交通自主协调单元、数据库集群与同步单元、外部统一访问虚拟接口；

机器人自主状态检测与数据共享单元：机器人根据自身传感器检测位置、姿态、工作状态、异常和故障信息，并通过无线网络模块与其他机器人进行信息共享和交互；

分布式任务分配单元：机器人应对外部发起的任务指令，通过与其他机器人根据各自自身状态所决定的竞拍价格或协商价格的迭代交互，决策出唯一而且一致的“由谁来响应这个任务”的结论；

所述分布式任务分配单元中，任务分配通过竞拍算法实现，将任务集合M＝{M₁,M₂,…,M_m}分配到机器人集合R＝{R₁,R₂,…,R_n}，其中m,n∈N⁺，使得收益最大，机器人R_i执行任务M_j可以获得收益a_ij，目标是给定这些任务的分配方案，使总收益最大；

x_ij∈{0,1}

其中，x_ij表示机器人R_i是否分配任务M_j，取0为未分配，取1为分配了任务，N_i为机器人执行任务的最大数量；

所述分布式任务分配单元中，采用单个机器人内部的任务自协调策略来提高整体任务分配的效率，自协调方法采用最优执行位置价值函数，将单个机器人所有未执行的任务自协调，合理安排机器人任务执行队列中的任务执行顺序，使得机器人执行任务收益最大化，具体为：

对于新任务，计算机器人的任务执行队列中不同位置的最短任务完成距离；计算插入新任务前后的差异，选择距离增加最小的任务插入点上的执行收益，作为新任务的执行价值；

其中，L_new是机器人加入新任务后完成任务执行队列所需要经过的总路程，L_old是不加新任务的完成任务执行队列所需要经过的总路程；若机器人R_i所投标的任务为M_j，M_j的执行位置插在最后，机器人R_i的任务执行队列为TaskExecutionQueue：{M_j0，M_j1，M_j2，...，M_js-1，M_j}，s为未加入新任务时的任务执行队列长度；

L_new和L_old计算方法如下：

其中，为机器人R_i位置坐标，分别表示任务M_j0、M_j和M_js-1的起点位置坐标，分别表示任务M_j0、M_j和M_js-1的终点位置坐标；

最优执行位置价值函数自协调算法步骤如下：

(1)机器人R_i获取任务待分配列表TaskList＝{M₁，M₂，...，M_m}；

(2)机器人R_i根据自身任务执行队列和最优执行位置价值函数计算TaskList中每个新投标任务的最优执行位置价值；

(3)机器人R_i记录每个新投标任务的最优执行位置和对应的最优执行位置价值；

(4)进入任务分配竞拍算法并完成任务分配；

每一台机器人都运行各自的任务分配竞拍算法，在虚拟市场中相互独立，相互作用，所有机器人只为自己的利益进行竞拍，选择任务；最终虚拟市场会趋于稳态，并且市场整体创造的价值达到最高，实现局部最优分配；

交通自主协调单元：机器人通过自身当前位姿及已规划的运行路线，通过与邻近机器人运行规划路径的冲突检测，协商出一个无冲突、无死锁的可行路径，并进行实时动态更新；

数据库集群与同步单元：每台机器人各自安装数据表格相同的数据库，并确保每台机器人的数据库发生更新时，可实时更新到所有其他机器人的数据库上；

外部统一访问虚拟接口：所有机器人的web服务提供统一的一个对外虚拟接口，外部访问无需区分要访问哪台机器人的web服务器。