[发明专利]一种基于群角色的异构群体无人系统协同任务管理系统有效

专利信息
申请号: 202110148649.8 申请日: 2021-02-03
公开(公告)号: CN112987778B 公开(公告)日: 2023-01-24
发明(设计)人: 易伟;邸斌;易晓东;王彦臻;李睿豪;戴孟元;高俊苓;傅春连 申请(专利权)人: 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院;天津(滨海)人工智能军民融合创新中心
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10;G06Q10/06
代理公司: 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 代理人: 徐国文
地址: 100071 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 角色 群体 无人 系统 协同 任务 管理
【说明书】:

发明提供了一种基于群角色的异构群体无人系统协同任务管理系统,包括:管理平台角色资源需求、资源约束信息,基于平台角色资源需求和资源约束进行角色动态匹配的群角色资源管理器和基于群角色定义群内通信域,创建群内通信通道,并提供消息收发接口的群角色通信管理及消息收发模块,以及基于参与的任务、群角色匹配结果,完成群角色的分配派发和维护;基于通信通道和通信域分配子群角色通信通道和通信域的群角色执行引擎;本发明支持以群角色为单元进行群体协同任务的管理,使操作系统具备同时管理多个执行不同子任务的自主异构群体无人系统的能力,提高异构群体无人系统的可拓展性和灵活性,提高群体协同任务开发的便利性和开发效率。

技术领域

本发明涉及群体无人系统任务管理与控制领域,尤其涉及一种基于群角色的异构群体无人系统协同任务管理系统。

背景技术

群体智能是广泛存在于生物界和人类社会的一种重要的智能形式,是智能领域的国际研究前沿和热点。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竞争的制高点,中国在《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。欧盟Swarmnoid项目首次构建地面机器人Footbot和飞行机器人Eyebot组成的异构群体系统,实现了在复杂环境下自适应最短路径搜索;Swarm-Bots项目构建了一组能够自主组装的机器人,完成协同搬运、攀爬小山、穿过崎岖地带等复杂任务;REPLICATOR项目主要研究“认知系统和机器人”,其开发的系统由大量自主可靠、感知能力很强的微型机器人组成,它们能自我组装成具有移动、攀爬等运动能力的人工生物体;SMAVNET项目针对灾区救援需求,开发了一个临时通信网络——群飞式微型空中通信网络,基于仿真进化算法进行控制,能够快速、便捷地组成救援通信网络,能适应复杂地形。哈佛大学的KiloBot项目采用1024个建造成本低廉的微型机器人,以去中心化、无领导、点对点、网络特征的(大规模)合作,通过三条简单规则(贴边运动、梯度队形、定位)在完全分布式控制条件下能够自发形成比较复杂的宏观图形。尼桑公司的EPORO项目采用类似鱼群的简单交互规则(避免碰撞、同向运动、靠近同伴等)模仿鱼类的游动实现避免堵塞和碰撞,为未来无人汽车自动驾驶提供技术基础。

机器人操作系统作为机器人和无人系统的共性基础软件,运行于机器人和无人系统中,为机器人和无人系统的智能实现提供支撑。目前,影响力最大机器人操作系统是来自于斯坦福大学人工智能实验室与Google公司联合发起的开源机器人软件框架项目——ROS(Robot Operating Systems),即“机器人操作系统”。但是,当前机器人操作系统的发展还处在非常初级的阶段,以当前影响力最大的ROS系统为例,ROS被设计为主要解决机器人研发过程中的“软件重用”问题,没有针对机器人和无人系统的智能行为管理与群体自主协作提供模型、框架和支撑。

发明内容

为了解决现有技术中针对机器人和无人系统的智能行为管理与群体自主协作提供模型、框架和支撑的问题,本发明提供一种基于群角色的异构群体无人系统协同任务管理系统,包括:群角色执行引擎、群角色资源管理器、群角色通信管理及消息收发模块;

群角色资源管理器:用于管理平台角色资源需求、资源约束信息;还用于基于所述平台角色资源需求和资源约束进行角色动态匹配;

群角色通信管理及消息收发模块:用于基于群角色定义群内通信域,创建各群使用的通信通道,对同一通信域内不同通信通道间消息进行转发,并提供消息收发接口;

群角色执行引擎:用于基于参与的任务、所述群角色资源管理器提供匹配结果,完成群角色的分配派发和维护;还用于基于所述群角色通信管理及消息收发模块提供的通信通道和通信域分配子群角色通信通道和通信域;

其中,所述任务包括整体任务和多个子任务;所述群角色支持多级群结构,包括:基础群角色和子群角色;所述基础群角色执行整体群任务;所述子群角色执行子任务。

进一步的,所述群角色执行引擎,包括:

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