基于改进蚁群算法的多机器人任务分配.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术NO．22013年2月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2013文章编号：lOOt一2265(2013)02—0034—04基于改进蚁群算法的多机器人任务分配术曹宗华，吴斌，黄玉清，邓春艳(西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010)摘要：研究了多机器人系统的任务分配方法，多机器人多任务分配是一个NP问题。针对多机器人系统在动态环境下自主任务分配问题，综合考虑任务约束及机器人的执行任务能力，采用了一种改进的蚁群算法，解决多机器人系统

2、全局最优任务分配问题。通过对基本蚁群算法和改进的算法的仿真，验证了改进的算法实现了全局近似最优的任务分配。关键词：多机器人；蚁群算法；任务分配中图分类号：TP242．6文献标识码：ATheMulti·RobotTaskAllocationStudyBasedonImprovedAntColonyAlgorithmCAOZong—hua，WUBin，HUANGYu—qing，DENGChun—yan(SchoolofInformationEngineering，SouthWestUniversityofScienceandTechnolog

3、y，MianyangSichuan621010，China)Abstract：Thispaperresearchesthemulti—robotsystem’Staskallocatingprocess，whichisaNPprob-lem．Inordertosolvethebesttaskallocatingproblemofthemulti-robotsystem，animprovedAntColo-nyAlgorithmisusedinallusiontothemulti·-robotsystemautonomouslytaskal

4、locatingprobleminady-namicenvironment，consideredthetaskrestrictingandrobotability．TheimprovedalgorithmachievingoverallsituationapproximationoptimaltaskallocationisverifiedbysimulationbasedonthebasicAntColonyAlgorithmandtheimprovedalgorithm．Keywords：multi—robot；antcolonyal

5、gorithm；taskallocation方法可以发挥系统的分布计算性能，相比集中式它0引言具有高效性和鲁棒性。MRTA算法主要包括基于行随着社会的发展，由于机器人应用的领域和范为的分配方法、基于市场机制方法及群体智能的分围在不断扩展，虽然单个机器人的能力在提高，但是配方法等，这些分配算法都有各自的优点。基于行对于一些复杂的任务，单个机器人并不能满足人们为的分配方法¨，实时性和稳定性较好，只能求解局的要求，因此，多机器人系统(MRS，Multi—Robot部最优；基于市场机制的分配方法，实时性差和System)成为主要发展方向。MRTA

6、(MRTA，Multi—系统开销大，适用于小规模系统，能够实现全局最RobotTaskAllocate)是MRS的研究方向中之一，MR-优；群体智能方法，主要方法包括阈值法和蚁群TA是指将多个任务分配给在最短时间内完成任务方法，系统具有鲁棒性、实时性及高效性，适用于分的机器人。MRS的研究起源于1980年，MRTA的研布式MRTA；在MRTA的研究中，群体智能方法是解究是为了提高多机器人系统的性能，确保多机器人决MRTA的主要发展方向，文中采用改进的蚁群算在执行任务过程中的协同性。MRTA问题本质是最法研究MRTA。优分配问题，最初是在博

7、弈论中提出的，相继在组合本文首先研究了多机器人系统及任务分配问优化、调度、经济学、运筹学、群体智能等学科进行了题；然后叙述了蚁群算法；在此基础上设计了改进的深入研究。MRS的结构可分为两大类：集中式分配蚁群算法来解决MRTA问题；通过实验数据对算法和分布式分配。早期的多机器人系统任务分配多采仿真并分析；实验表明，本文算法能很好的解决大规用集中式的，由一个管理者负责任务的分配，这种方模机器人系统任务分配问题。法不适合机器人规模较大的系统；分布式任务分配收稿日期：2012—07—13；修回日期：2012一O8—09基金项目：国防基础研究项目(

8、B3126110005)作者简介：曹宗华(1987一)男，湖北十堰人，西南科技大学信,giN~院硕士研究生，从事智能机器人技术研究；吴斌(1968一)男，西南科技大学信息工程学院博士生导师，主