[发明专利]一种基于递归算法的异构多机器人系统任务分解方法

摘要

本发明涉及一种基于递归算法的异构多机器人系统任务分解方法。本发明对涉及的资源进行形式化表示，用一个三元组对机器人所能完成的任务进行形式化表示，调用基于递归函数的任务分解算法，根据函数的堆栈调用轨迹，还原任务执行流程。本发明克服了现有任务分解方法存在的通用性较差，多为异构机器人，无法得出一组任务，子任务的不同分配方案和执行顺序间存在着很大的经济效益差距等缺陷。本发明对系统环境资源及任务进行了统一的可共享形式化表示，具有良好的适应性，不同能力的机器人可用同一个表示方式进行表示，支持异构机器人系统，采用递归算法，可以在机器人能力空间内，对任何可能的分解方式都进行遍历搜索，可以得到所有的分解方案。

主权项

一种基于递归算法的异构多机器人系统任务分解方法，其特征在于如下步骤：(1)对任务执行过程中，所涉及的资源进行形式化表示；将多机器人系统中，将完成一项任务需满足的条件以及任务完成后会产生的相应结果统称为资源；用二元组r＝<rnam，rnum>来表示，其中r表示系统中的一种资源情况，rnam唯一标示资源r的种类，rnum表示资源r的数量；用R＝{r1，r2，...，rN}形式化当前状态下系统的资源总体状况，其中N表示该机器人系统所涉及到的资源总种数；(2)在步骤(1)基础上，对一个三元组对机器人所能完成的任务进行形式化表示：task＝<name，owner，input，output>，其中，name唯一标示该类任务；owner是一个机器人的ID，表示该ID对应的机器人有能力完成此任务；input表示完成此任务需要消耗的资源情况，是一个由r＝<rnam，rnum>组成的集合，output表示完成此任务会产生的资源情况，也是一个由r＝<rnam，rnum>组成的集合；在很多异构机器人环境中，不同机器人之间的能力互不交差，因此对于任意两个不同任务taski和taskj，(3)调用基于递归函数的任务分解算法；定义一个递归函数Judge(item，num)，用来判断当前环境下，是否能用一系列的生产流程的导出num个item资源；如果能，函数返回true；如果不能，函数返回false；该递归函数的特征在于如下步骤：(3.1)比较现有资源中item资源的个数num′和num的关系；如果现有item资源数量大于等于num，则函数直接返回true；又如果现有item资源的数量小于num且不为0，若Judge(item，num‑num′)为真，则函数直接返回true；若Judge(item，num‑num′)为假，则进入步骤(3.2)；(3.2)如果item可以通过完成某个任务而产生，则找到那个唯一的任务，并记作task，记该任务可以产生的item资源数量为num″；计算需要执行该任务的次数，记作K，K的计算公式如下：task.input表示task所需要的输入资源集合，task.input[i]nam表示该集合中第i种资源的名称，task.input[i]num表示该集合中第i种资源所需的数量；设n＝|task.input|，如果：Judge(task.input[1]nam，task.input[1]num)∧...∧Judge(task.input[n]nam，task.input[n]num)能够满足为真K次，则表示每个子任务都能完成，函数直接返回true；否则函数返回false；(3.3)若经过步骤(3.1)和步骤(3.2)，函数都未终止，则直接返回false；(4)根据函数的堆栈调用轨迹，还原任务执行流程。