一種多機(jī)器人的任務(wù)分配和自動協(xié)商的方法

一種多機(jī)器人的任務(wù)分配和自動協(xié)商的方法

在多機(jī)器人技術(shù)中，任務(wù)安排和談判一直是研究的重點(diǎn)之一。其研究主要集中在任務(wù)分配的方法、資源能力的推理、自主合作、系統(tǒng)通信流量、學(xué)習(xí)和雙向多問題協(xié)商等方面。例如,在參考文獻(xiàn)[1]中劉淑華等提出的任務(wù)分配方法是基于群體智能的采用分層架構(gòu)的帶有寬松和緊密耦合任務(wù)的大規(guī)模多機(jī)器人系統(tǒng);在參考文獻(xiàn)[2]中提出分布式同質(zhì)的多機(jī)器人系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)以負(fù)載平衡為目的的任務(wù)分配方案;在參考文獻(xiàn)[3]中Elango開發(fā)了一個仿真模型包括任務(wù)優(yōu)先級和機(jī)器人的利用率,把它做為一個平衡的多機(jī)器人任務(wù)分配問題的優(yōu)先級;在參考文獻(xiàn)[4]中Jouandeau提出一個以貿(mào)易為基礎(chǔ)的多機(jī)器人任務(wù)分配方法,這個方法模擬了買家和賣家通過使用一種機(jī)械的主動競價方式完成動態(tài)的任務(wù)分配,等等。本文提出的任務(wù)分配和協(xié)商方法,考慮機(jī)器人的實(shí)際能力和性能。并改進(jìn)了競爭性投標(biāo)效用函數(shù),實(shí)現(xiàn)了快速學(xué)習(xí)。1機(jī)器人技能和任務(wù)分配原則1.1riscostchacast在多機(jī)器人中,設(shè)R={RB映射perfComCost∨ResCost∨RisCost∨ChaCost→ω(t)表示ω(t)受很多因素的影響,ComCost是通信成本,ResCost是資源成本,RisCost是執(zhí)行任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)成本t,ChaCost是機(jī)會成本,j(τ1.2實(shí)現(xiàn)機(jī)器人任務(wù)分配時的仿真在理想的狀態(tài)下,τ在參考文獻(xiàn)[5]中祖麗楠等設(shè)計(jì)用競爭性競標(biāo)效用函數(shù)去實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的任務(wù)分配,但是這個方法沒有考慮當(dāng)機(jī)器人加入到實(shí)際的合作時機(jī)器人實(shí)際性能的變化和對機(jī)器人的能力補(bǔ)償。在此我們根據(jù)以上的分析對這種方法做了進(jìn)一步的改進(jìn)。情形10≤j(1,b式中:p(b2獨(dú)立談判2.1協(xié)商模式單一的機(jī)器人被指派去完成it從自由機(jī)器人{(lán)RRR在多機(jī)器人上定義協(xié)商模型NMM={R,CT,E},其中R={R2.2基于魯棒反饋控制器的機(jī)器人學(xué)習(xí)模式盡管最小二乘法向量回歸幫助解決了在理想狀態(tài)下小樣本的快速學(xué)習(xí)問題,但是當(dāng)用在實(shí)際的協(xié)商狀態(tài)下卻變得不穩(wěn)定,多機(jī)器人帶有很多不確定的干擾信息會引起無休止的學(xué)習(xí)。為了維持最小二乘法向量回歸的穩(wěn)定性,在此我們選擇徑向基函數(shù)核函數(shù),采用魯棒反饋控制器抑制不確定的干擾信息以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。式中:v為了優(yōu)化在多機(jī)器人協(xié)商系統(tǒng)實(shí)際的性能指標(biāo),LMI被用來設(shè)計(jì)魯棒控制器的H權(quán)重理解之后,對手的效用估計(jì)式中:f式中:φ是魯棒系數(shù),φ∈(0,1)。2.3協(xié)商過程中的信號延遲由于高實(shí)時性的要求,在協(xié)商中機(jī)器人數(shù)量的控制和協(xié)商回合應(yīng)該被升級,避免在頻繁的協(xié)商時通信帶寬的擁擠和信號延遲。設(shè)R在協(xié)商過程中,當(dāng)ξ準(zhǔn)備階段i=1表示開始第一回合協(xié)商。步驟2如果只有一個接受者返回同意,這個機(jī)器人變成候選者R步驟3如果ΔEU(·)≥0,在R步驟6如果r步驟7在tk3協(xié)商過程評估實(shí)驗(yàn)在矩形方格區(qū)域進(jìn)行,在矩形方格區(qū)域內(nèi)隨機(jī)創(chuàng)建不同形狀的障礙物。多機(jī)器人協(xié)商去追逐目標(biāo)機(jī)器人(獵物)。如圖1所示,是追逐初始化階段圖。目標(biāo)機(jī)器人通過智能策略逃跑。在追逐者和獵物間的視野半徑比例為1∶1。聲波定位儀的范圍比例為1∶2。當(dāng)協(xié)商時廣播是唯一的通信方式,LSSVR常常被用來評估對手的談判效用。追逐過程中,算法中分別設(shè)計(jì)了沒有協(xié)商的追逐和有協(xié)商的追逐兩種。在沒有協(xié)商的追逐過程中,追逐者追逐獵物是依靠局部的優(yōu)化算法。而有協(xié)商的追逐過程,機(jī)器人之間互相協(xié)商去包圍獵物。協(xié)商的條目有向前移動的距離d,向后移動的距離d,向左轉(zhuǎn)的角度θ,向右轉(zhuǎn)過的角度θ。他們的權(quán)重因子是(0.25,0.25,0.25,0.25)。機(jī)器人預(yù)測獵物的移動方向,提供計(jì)數(shù)提議。協(xié)商的記錄儲存在協(xié)商歷史數(shù)據(jù)庫里作為協(xié)商雙方效用評估樣本。表1表示的是60個沒有協(xié)商的追逐過程的時間數(shù)據(jù)。表2表示的是60個有協(xié)商的追逐過程時間數(shù)據(jù)。其中,v4基于穩(wěn)定性的多機(jī)器人任務(wù)分配和協(xié)商的方法在多機(jī)器人任務(wù)分配中,傳統(tǒng)的競爭性招標(biāo)效用函數(shù)僅考慮機(jī)器人的理想性能而不能補(bǔ)償機(jī)器人的實(shí)際性能,忽略了由外部不確定干擾因素引起的協(xié)商系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。本文提出的基于機(jī)器人的真實(shí)性能的多機(jī)器人任務(wù)分配和協(xié)商的方法