[发明专利]基于拍卖算法的异构多机器人任务分配方法

说明书

本发明请求保护一种基于拍卖算法的异构多机器人任务分配方法，属于机器人任务分配领域。本发明根据异构机器人功能的特点，引入能力向量对异构机器人建模，提出异构机器人任务目标收益函数，接着多机器人通信网络中各个机器人互相交互本地信息，对拍卖任务进行竞拍和提价，最终实现任务的分配，解决了多异构机器人协作任务分配的问题。

技术领域

本发明属于机器人任务分配领域，涉及一种基于拍卖算法的多机器人任务分配方法。

背景技术

随着智能制造时代的来临，各种类型的机器人在商业，民用领域内得到广泛的应用，特别是由移动运输机器人，探测机器人，机械臂等商用多机器人协作系统，各种机器人能够执行的任务不同，造成现有机器人系统存在异构性，因此，在考虑异构机器人的特点下，如何分配任务给机器人执行并且使整个多机器人协作系统获得最大的收益是多机器人系统亟待解决的问题。

首先对现代化的多机器人系统进行分类，不同的机器人所能执行的任务也不同，可将现代化的多机器人协作任务分配系统定义为ST-MR-IA和MT-MR-IA，结合iTax分类法可将其定义为XD[ST-MR-IA]和XD[MT-MR-IA]，对于上述类型的MRTA问题通常采用基于市场机制的方法对多机器人任务分配问题进行求解。

拍卖算法是基于市场机制的，用于解决任务分配问题的算法，同时拥有在求解线性分配问题时性能的优越性。在分布式的多机器人系统中将中心式的拍卖算法改写为了分布式拍卖算法，通过一致性算法确定分布式拍卖算法的正确性，使得拍卖算法能在通信状况受限的条件性运行。不过目前国内外对于多机器人协作任务分配主要研究重点在同构多机器人上，如将多机器人任务分配算法应用于救灾抢险的勘探机器人上，或将任务拍卖算法应用于移动监控机器人的任务分配问题，本方法在拍卖算法的基础上，引入机器人能力向量和任务能力向量，使得拍卖算法能够求解异构多机器人任务分配问题，建立一种分布式的拍卖算法求解多异构机器人协作任务分配的问题。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种使得拍卖算法能够求解异构多机器人任务分配问题的基于拍卖算法的异构多机器人任务分配方法。本发明的技术方案如下：

一种基于拍卖算法的异构多机器人任务分配方法，其包括以下步骤：

S1：机器人由于硬件和软件的不同具备类不同的能力，如感知能力(红外线，摄像头，声呐等)，执行能力(移动，搬运等)，将每个独立的能力当做一个原子能力，m个原子能力用一个集合表示C＝{c_j}，1≤j≤m，采用原子能力构建异构机器人系统能力向量及异构任务能力向量；

S2：异构多机器人系统拍卖算法第k轮拍卖开始，任务j进行拍卖，按照任务j的能力向量对其进行分解直至分解为原子能力；

S3：初始化决策向量α_i(t)，价格向量p_i.j(t)，以及分配向量b_i.j(t)；

S4：各个异构多机器人根据与任务的距离，自身的能力向量与任务收益代价模型，结合目标任务的匹配程度p_ij，得到各自的目标任务j收益函数e_ij；

S5：对目标任务j给出报价，拍卖中心将获利价值最大任务和机器人进行分配，若该任务已进行分配，则机器人之间交换任务，并进行任务全局价格的更新；

S6：若所有的异构机器人都满足价格平衡方程，则本次任务分配完成，所有的异构机器人服从该分配方法开始执行相应任务。