多机器人系统任务分配研究-论文.pdf

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1、西北大学学报(自然科学版)2014年6月，第44卷第3期，Jun．，2014，Vo1．44，No．3JournalofNorthwestUniversity(NaturalScienceEdition多机器人系统任务分配研究周菁，慕德俊(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘要：设计分布式同质的多机器人系统，以实现以负载平衡为目的的任务分配。机器人个体使用包容框架拓扑结构和基于感知到行为的控制，使用视觉系统通过局部观察获取周围环境信息，由状态转移方程选择任务执行，实现从局部到全局的针对

2、多机器人系统的涌现式协调方法。宏观数学模型从理论上证明了任务分配的正确性，再由真实环境下物理实验验证了这一多机器人系统可以达到指定的任务分配效果。关键词：多机器人系统任务分配；马尔可夫过程主方程；包容框架中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1000—274X(2014)03—o403_()8Studyofmulti．robotsystemontaskallocationZH0UJing，MUDe-jun(DepartmentofAutomation，NorthwesternPolyte

3、chnicalUniversity，Xian710072，China)Abstract：Thedecentralizedmulti-robotsystemisdesignedforthetaskallocationasaloadbalancingprob—lem．Forindividualrobotthebehavior—basedcontrolmethodologyandsubsumptioncontrolarchitecture，whichcanmaintainatightcouplingb

4、etweensensingandactions，areused．Indistributedmulti—robotsystemeachrobotusesvisionsystemtomakelocalobservationsandemploysthetransitionfunctionsSOastochoosetasksofdesiredtypetoexecute，SOthattheglobaltaskallocationcanemergefromindividualStaskswitching．M

5、acro—scopicmathematicalmodeljustifiestheeffectivenessoftaskallocation，thentheexperimentsareconductedfivetimesandtheresultsdemonstratethatthecontrolexertedtothemulti--robotsystemcanattainthedesiredas-signmentoftasks．Keywords：multi—robottaskallocation；

6、masterequationofMarkovprocess；subsumptionarchitecture需要多人合作的工作普遍存在于人类社会MRTA)要解决系统中哪些机器人到哪个子任务中，类似的，在人类分配给机器人的任务中很多也的对应关系问题，亦即要决定分配机器人x去执需要多个机器人的协作，或是保证任务的顺利完行子任务y，以及确定分配给子任务y的机器人x成、或是提高任务完成的数量和质量。多机器人的数量。任务分配是整个多机器人系统通畅系统(Multi．robotsystem，MRS)相对于个体机

7、器运行的基础。如何在保障系统对任务目标的执行人具有强优越性J，主要体现在4个方面：空间结果和效率的同时，避免由机器人之间或由机器上的分布性、行动上的并行性、运行环境上的适应人与环境之间产生的冲突所造成的损失是很性、和任务执行上的容错性。多学者的兴趣点，它对系统工作性能起到决定性作为多机器人系统协作的重要研究内容之影响，直接影响生产率。一，多机器人任务分配(Multi—robottaskallocation，在对任务分配研究的早期成果中，结合分布收稿日期：2014-01—15基金项目：国家自然科学

8、基金资助项目(61203233)；航空科学基金资助项目(2012ZC53042)；教育部高校博士点基金资助项目(20126102110036)作者简介：周菁，女，陕西西安人，西北工业大学博士生，从事智能机器人、控制科学与工程研究。·404·西北大学学报(自然科学版)第44卷式人工智能和多智能体的研究是普遍流行的基的工作中，在固定大小的工作场地中机器人数量调。随后，Gerkey等I9提出任务分配问题的形越多，则机器人相互避碰的次数越多、损耗时间越式化定义和类别定义，并进行了理论上的解析，其长、机器