[发明专利]基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法及验证方法

摘要

本发明涉及一种群体智能算法技术领域，尤指一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法及验证方法；将群体机器人划分成三种类型的机器人，命名为CORE、BRANCH和FORAGER，运算处理数据步骤分为四个阶段，分别是初始化阶段，驱散搜索阶段，边缘搜索阶段，信号源吸引阶段，本发明采用伪代码控制群体机器人执行模拟多头绒泡菌觅食的方式进行搜索计算，通过仿真实验平台对单一信号源和多信号源进行仿真实验验证，在硬件仿真实验中对单一信号源进行演示验证，得出本发明的算法在面对机器人通讯半径有限的覆盖搜索问题上取得较好的效果结论，实现了一种非常简单，对机器人通讯依赖小的适应于区域覆盖搜索算法，在区域覆盖搜索问题上，具有较高的效率与应用价值。

主权项

一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法，其特征在于：所述的搜索算法包括划分定义群体机器人步骤和运算处理数据步骤：所述的划分定义群体机器人步骤是根据机器人的状态，将群体机器人划分成三种类型的机器人，分别命名为CORE、BRANCH和FORAGER，其中，CORE在整个搜索运动中保持静止状态，通过无线通信传递自身的类型与轨迹半径；BRANCH属于停止之前的运动，保持静止状态，为搜索机器人的边缘移动提供方向；FORAGER为根据Edge‑following进行移动，在通讯半径范围内仅有一个BRANCH或没有任何类型机器人时，转变为BRANCH，除了CORE，所有机器人都执行着同一个程序；另外机器人群体设置了三个简单的基本的集体行为，分别是Edge follow、Life distribution和Branch growth，所述的基本的集体行为分别通过输入各自的伪代码实现；所述的运算处理数据步骤分为四个阶段，分别是初始化阶段，驱散搜索阶段，边缘搜索阶段，信号源吸引阶段；所述的初始化阶段是指，初始时，除了指定为CORE的机器人外，所有的机器人均为FORAGER，将所有的机器人聚集在一起，初始化数据，等待搜索开始；所述的驱散搜索阶段是指，所有的FORAGER计算与CORE的距离，遵循Edge‑following原则，进入轨道，进入下一阶段，若通讯范围内不存在CORE与BRANCH，则转变为BRANCH，类似于分子间的斥力作用，使得FORAGER发散搜索；所述的边缘搜索阶段是指，FORAGER沿着BRANCH与CORE所提供的轨迹进行移动，同时遵循着Branch growth原则更新搜索方向；所述的信号源吸引阶段是指，FORAGER根据自身的信号强度与群体中的最优信号强度相比，逐渐搭建与信号源的分支。