[发明专利]一种联合优化的云机器人系统延时的优化方法

摘要

本发明公开了一种联合优化的云机器人系统延时的优化方法，该方法步骤如下：输入参数数据；定义变量；预设随机生成支路之间的执行时间差的阈值ε，设定基因代数阈值n；将机器人的位置点信息编码生成一个基因；每代生成多组不同值的基因，通过每个基因计算出每个机器人在k位置的通信带宽；求解关于x、z的线性规划，得到关于变量的解，并与通信带宽代入目标函数中，进行线性化变换，求出每个基因对应的最优解；通过目标函数筛选目标函数值最低的30%基因，通过遗传算法产生新的基因；计算下一代基因的最优解；根据以上步骤调整基因和阈值ε，求出最优解，输出最优解对应x、y、z的矩阵，确定布局方案；将布局方案发送给个机器人执行任务。

主权项

1.一种联合优化的云机器人系统延时的优化方法，其特征在于：所述该优化包括以下步骤：S1：输入机器人的位置点信息，集合为k，输入每个机器人的参数，所述的参数包括机器人处理器频率f_max，输入每个任务所需的计算机CPU周期，输入任务i的计算量Task_i，输入任务i产生的传输数据量Data_i，输入云端服务器c的计算能力E₀，输入基站的带宽能力；S2：将机器人j是否布置在位置点k上执行任务定义为y_jk，将任务i是否布置到机器人j上执行任务定义为x_ij，将数据i是否通过基站n上传到云端服务器定义为z_in；S3：预设随机生成支路之间的执行时间差的阈值ε，设定基因代数阈值n；S4：将指示机器人的位置点信息k的所有二进制变量组合成一维数组，对一维数组编码生成y_jk，视y_jk为一个基因，每代生成多组不同值的基因，通过每个基因包含的机器人j的位置信息计算出每个机器人在k位置的通信带宽B_j,k，计算公式如下：式中，B_j为机器人j的传输带宽，为一个常量标量，由机器人本身无线通信天线的发射功率得出；S5：通过对变量x_ij、z_in进行线性化，并使用线性规划求解器求解关于x、z的线性规划，得到关于变量x_ij、z_in的解，将通信带宽和关于变量x_ij、z_in的解代入目标函数中，对目标函数进行线性化变换，求出每个基因对应的最优解；所述目标函数表达式如下：式中，表示机器人在本地执行任务i的时间：其中，E_j表示机器人j的计算能力；x_ij表示二进制变量，代表是否将任务i布置到机器人j上执行任务，x_ij＝0为否，x_ij＝1为是；或表示机器人在云端服务器c执行任务i的时间：其中，x_ic表示二进制变量，代表是否将任务i布置到云端服务器c上执行任务，x_ic＝0为否，x_ic＝1为是；表示通信带宽求出任务i₁到任务i₂的传输时间：其中，y_jk表示二进制变量，代表是否将机器人j布置到节点k上执行任务，y_jk＝0为否，y_jk＝1为是；S6：通过目标函数筛选基因，保存目标函数值最低的30％基因，并通过遗传算法进行交叉、变异，产生新的基因，作为调整基因，计算下一代基因y_jk的最优解；S7：根据步骤S4得到的最优解，调整基因和阈值ε，重复步骤S4～S6，直到基因代数超过阈值n，或相邻数代基因中的最优解的值相同，输出最优解对应的线性规划求解器求解关于x、z的矩阵，并输出最优解相对应的基因解码成y的矩阵，从而确定关于机器人位置分配、任务分配、通信基站分配的布局方案，其中所述的基因代数指的是生成基因、筛选基因的次数；S8：将布局方案发送给个机器人执行任务。