本公開實施例涉及機器人協(xié)同作業(yè)，尤其涉及一種多機器人協(xié)同的分布式在線任務(wù)分配算法。

背景技術(shù)：

1、在機器人領(lǐng)域，復雜任務(wù)分配仍是一個需要進一步研究的方向。任務(wù)分配領(lǐng)域的學者近年來多采用線性時序邏輯(linear?temporal?logic，ltl)來作為一個頂層描述多機器人復雜任務(wù)場景的工具。時序邏輯不僅可以封裝傳統(tǒng)的點對點布爾目標，還可以封裝復雜的時序要求。但是，目前時序邏輯仍然面臨一些待解決的問題，例如，時序邏輯僅僅對任務(wù)要求進行封裝，復雜性極高，如何對其求得最優(yōu)解是一個值得研究的問題?，F(xiàn)有的方法多為靜態(tài)優(yōu)化，將時序邏輯轉(zhuǎn)化為一個自動機或線性約束，進行線性求解。上述方法難以適應(yīng)動態(tài)任務(wù)環(huán)境，只能處理一類預先設(shè)定好的任務(wù)，無法處理動態(tài)不確定任務(wù)要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種多機器人協(xié)同的分布式在線任務(wù)分配算法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在難以適應(yīng)動態(tài)任務(wù)環(huán)境，只能處理一類預先設(shè)定好的任務(wù)，無法處理動態(tài)不確定任務(wù)要求的問題。

2、根據(jù)本公開實施例，提供一種多機器人協(xié)同的分布式在線任務(wù)分配算法，該方法包括：

3、利用線性時序邏輯公式對若干個子任務(wù)及其任務(wù)條件進行處理，以得到第一sc-ltl公式；

4、利用非確定性布奇自動機對所述第一sc-ltl公式進行處理，以得到第一可行路徑；

5、利用任務(wù)依賴關(guān)系生成算法對所述第一可行路徑進行處理，以得到對應(yīng)的第一任務(wù)依賴關(guān)系；

6、利用在線任務(wù)發(fā)布算法將所述第一任務(wù)依賴關(guān)系中的所述子任務(wù)進行發(fā)布，無人機利用協(xié)商分配算法對發(fā)布的所述子任務(wù)進行分配。

7、進一步的，利用線性時序邏輯公式對若干個子任務(wù)及其任務(wù)條件進行處理，以得到第一sc-ltl公式的步驟中，包括：

8、利用所述線性時序邏輯公式中的原子命題和若干個布爾和時態(tài)運算符對所有所述子任務(wù)及所述任務(wù)條件進行表示，以得到所述第一sc-ltl公式。

9、進一步的，利用非確定性布奇自動機對所述第一sc-ltl公式進行處理，以得到第一可行路徑的步驟中，包括：

10、設(shè)定所述非確定性布奇自動機；

11、利用所述非確定性布奇自動機從所述第一sc-ltl公式中尋找最短的路徑，以得到所述第一可行路徑。

12、進一步的，所述任務(wù)依賴關(guān)系生成算法包括：

13、依次對每兩個所述子任務(wù)的順序進行確定；其中，

14、對于優(yōu)先關(guān)系，若兩個所述子任務(wù)交換后能夠執(zhí)行，則兩個所述子任務(wù)不存在優(yōu)先關(guān)系；若兩個所述子任務(wù)交換后無法執(zhí)行，則兩個所述子任務(wù)存在優(yōu)先關(guān)系；對比所有所述子任務(wù)，并得到確定的優(yōu)先關(guān)系集合；

15、對于沖突關(guān)系，若兩個所述子任務(wù)交換后能夠執(zhí)行，則兩個所述子任務(wù)不存在沖突關(guān)系；若兩個所述子任務(wù)交換后無法執(zhí)行，則兩個所述子任務(wù)存在沖突關(guān)系；對比所有所述子任務(wù)，并得到確定的沖突關(guān)系集合。

16、進一步的，利用任務(wù)依賴關(guān)系生成算法對所述第一可行路徑進行處理，以得到對應(yīng)的第一任務(wù)依賴關(guān)系的步驟中，包括：

17、利用所述任務(wù)依賴關(guān)系生成算法對所述第一可行路徑中的每兩個所述子任務(wù)進行分析，以得到所有所述子任務(wù)之間的第一優(yōu)先關(guān)系集合和第一沖突關(guān)系集合；

18、根據(jù)所述第一優(yōu)先關(guān)系集合和所述第一沖突關(guān)系集合，以得到所有所述子任務(wù)的所述第一任務(wù)依賴關(guān)系。

19、進一步的，該方法還包括：

20、獲取新增子任務(wù)；

21、利用所述線性時序邏輯公式對所述新增子任務(wù)及其任務(wù)條件進行處理，以得到第二sc-ltl公式；

22、利用所述非確定性布奇自動機對所述第二sc-ltl公式進行處理，以得到第二可行路徑；

23、利用所述任務(wù)依賴關(guān)系生成算法對所述第二可行路徑進行處理，以得到對應(yīng)的第二任務(wù)依賴關(guān)系；

24、利用任務(wù)依賴關(guān)系合并算法將第一任務(wù)依賴關(guān)系與第二任務(wù)依賴關(guān)系進行合并，以得到合并任務(wù)依賴關(guān)系；

25、利用所述在線任務(wù)發(fā)布算法將所述合并任務(wù)依賴關(guān)系中的子任務(wù)進行發(fā)布，所述無人機利用所述協(xié)商分配算法對發(fā)布的子任務(wù)進行分配。

26、進一步的，利用任務(wù)依賴關(guān)系合并算法將第一任務(wù)依賴關(guān)系與第二任務(wù)依賴關(guān)系進行合并，以得到合并任務(wù)依賴關(guān)系的步驟中，包括：

27、從所述第一任務(wù)依賴關(guān)系中獲取所有所述子任務(wù)及其所述第一優(yōu)先關(guān)系集合和所述第一沖突關(guān)系集合；

28、從所述第二任務(wù)依賴關(guān)系中獲取所有所述新增子任務(wù)及其第二優(yōu)先關(guān)系集合和第二沖突關(guān)系集合；

29、根據(jù)所述子任務(wù)和所述新增子任務(wù)得到合并子任務(wù)集合；

30、合并所述第一優(yōu)先關(guān)系集合和所述第二優(yōu)先關(guān)系集合，以得到初始優(yōu)先關(guān)系集合，并對所述初始優(yōu)先關(guān)系集合進行擴展，以得到合并優(yōu)先關(guān)系集合；

31、合并所述第一沖突關(guān)系集合和所述第二沖突關(guān)系集合，以得到初始沖突關(guān)系集合，并對所述初始沖突關(guān)系集合進行擴展，以得到合并沖突關(guān)系集合；

32、根據(jù)所述合并子任務(wù)集合、所述合并優(yōu)先關(guān)系集合和所述合并沖突關(guān)系集合，以得到合并任務(wù)依賴關(guān)系。

33、進一步的，所述在線任務(wù)發(fā)布算法包括：

34、檢查每個待發(fā)布子任務(wù)的第一發(fā)布條件和第二發(fā)布條件；其中，所述第一發(fā)布條件為：所有前序任務(wù)都在執(zhí)行中或已完成；所述第二發(fā)布條件為：待發(fā)布子任務(wù)與待執(zhí)行或正在執(zhí)行的子任務(wù)沒有沖突；

35、當同時滿足所述第一發(fā)布條件和所述第二發(fā)布條件時，發(fā)布所述待發(fā)布子任務(wù)，并將發(fā)布的所述待發(fā)布子任務(wù)加入待執(zhí)行列表并從待發(fā)布列表中刪除；

36、循環(huán)對當前的所述待發(fā)布列表進行檢查。

37、進一步的，所述協(xié)商分配算法包括：

38、當所有機器人收到一個或多個任務(wù)后，所述機器人根據(jù)距離選擇最近的所述任務(wù)，并將其設(shè)置為自身的擬執(zhí)行目標；

39、若有兩個所述機器人同時選中了同一所述任務(wù)，則距離遠的所述機器人重新選擇其他的所述任務(wù)，重復該過程直至無沖突；

40、所述機器人執(zhí)行選擇的所述任務(wù)，并更新其任務(wù)狀態(tài)，并將所述任務(wù)從任務(wù)依賴關(guān)系中移除。

41、本公開的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

42、本公開的實施例中，通過上述多機器人協(xié)同的分布式在線任務(wù)分配算法，一方面，利用線性時序邏輯公式對所有子任務(wù)及其任務(wù)條件進行表示，以得到能夠表示所有子任務(wù)的邏輯關(guān)系的第一sc-ltl公式；利用非確定性布奇自動機對第一sc-ltl公式進行處理，以得到最短的路徑即第一可行路徑；利用任務(wù)依賴關(guān)系生成算法對第一可行路徑中所有子任務(wù)的優(yōu)先關(guān)系和沖突關(guān)系進行分析，以得到第一任務(wù)依賴關(guān)系；最后，利用在線任務(wù)發(fā)布算法將任務(wù)依賴關(guān)系中的子任務(wù)進行發(fā)布，無人機利用協(xié)商分配算法對發(fā)布的子任務(wù)進行分配。另一方面，不斷增加的任務(wù)時，利用任務(wù)依賴關(guān)系合并算法對原本的子任務(wù)和新增子任務(wù)進行處理，以處理不斷增加的任務(wù)要求，在線地將其發(fā)布，隨后交由機器人協(xié)商分配任務(wù)，達到優(yōu)化動態(tài)任務(wù)分配過程的目的。