[發明專利]基于多頭絨泡菌覓食的群體機器人搜索算法及驗證方法

有效

• 申請號: 201710186436.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107066705B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 駱延東;肖猷坤;陳承志;郭建文;孫振忠;陳海彬;曾志彬
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院;東莞市朝茗機電科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多頭絨泡菌覓食的群體機器人的搜索方法，其特征在于：所述的搜索方法包括劃分定義群體機器人步驟和運算處理數據步驟：

所述的劃分定義群體機器人步驟是根據機器人的狀態，將群體機器人劃分成三種類型的機器人，分別命名為CORE、BRANCH和FORAGER，其中，CORE在整個搜索運動中保持靜止狀態，通過無線通信傳遞自身的類型與軌跡半徑；BRANCH屬于停止之前的運動，保持靜止狀態，為搜索機器人的邊緣移動提供方向；FORAGER為根據Edge-following進行移動，在通訊半徑范圍內僅有一個BRANCH或沒有任何類型機器人時，轉變為BRANCH，除了CORE，所有機器人都執行著同一個程序；另外機器人群體設置了三個簡單的基本的集體行為，分別是Edge-following、Life distribution和Branch growth，所述的基本的集體行為分別通過輸入各自的偽代碼實現；

所述的運算處理數據步驟分為四個階段，分別是初始化階段，驅散搜索階段，邊緣搜索階段，信號源吸引階段，

所述的初始化階段是指，初始時，除了指定為CORE的機器人外，所有的機器人均為FORAGER，將所有的機器人聚集在一起，初始化數據，等待搜索開始；

所述的驅散搜索階段是指，所有的FORAGER計算與CORE的距離，遵循Edge-following原則，進入軌道，進入下一階段，若通訊范圍內不存在CORE與BRANCH，則轉變為BRANCH，類似于分子間的斥力作用，使得FORAGER發散搜索；

所述的邊緣搜索階段是指，FORAGER沿著BRANCH與CORE所提供的軌跡進行移動，同時遵循著Branch growth原則更新搜索方向；

所述的信號源吸引階段是指，FORAGER根據自身的信號強度與群體中的最優信號強度相比，逐漸搭建與信號源的分支。

2.根據權利要求1所述的一種基于多頭絨泡菌覓食的群體機器人的搜索方法，其特征在于：Edge-following是指在反饋移動中，FORAGER沿著CORE與BRANCH所提供的軌道進行逆時針的移動，CORE與BRANCH廣播出一個消息以通知FORAGER，FORAGER接收消息后，計算與發送該消息的機器人的距離，軌跡半徑，記為R，若此距離超過某一固定的值則左轉；當FORAGER距離CORE或BRANCH小于規定的軌跡半徑R時，如果太靠近CORE或BRANCH，則右轉，否則直走；這是通過一個反饋機制實現的群體機器人逆時針運動。

3.根據權利要求1所述的一種基于多頭絨泡菌覓食的群體機器人的搜索方法，其特征在于：所述的Life distribution是指生命力分布，假設黏菌的生命力隨著擴展，生命力降低，黏菌整體呈現出一種生命力梯度，根據這一假設，創建一個虛擬的值以標記著BRANCH與CORE的大概距離，該虛擬的值越高則越靠近CORE。

4.根據權利要求1所述的一種基于多頭絨泡菌覓食的群體機器人的搜索方法，其特征在于：所述的Branch growth是指模擬多頭絨泡菌的發散生長現象用以增加BRANCH的數量，來擴展FORAGER的搜索范圍，當FORAGER遵循著Edge-following原則移動時，其通訊范圍內僅只有一個BRANCH，則FORAGER轉變為BRANCH，構成分支，更新生命力梯度，隨著FORAGER不斷轉換為BRANCH，形成一種由CORE為中心發散出一種網絡般的搜索通道，FORAGER在BRANCH所提供的的軌道上進行移動搜索，BRANCH所構成的搜索網絡與多頭絨泡菌所形成營養運輸管道相類似。