[發(fā)明專利]一種大尺度室內(nèi)環(huán)境下多清潔機(jī)器人任務(wù)分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810351307.4
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108594813B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫榮川;郁樹梅;匡紹龍;周永正;孫立寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)張家港工業(yè)技術(shù)研究院;蘇州大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 寧波高新區(qū)核心力專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33273
• 代理人: 袁麗花

本發(fā)明公開了一種大尺度室內(nèi)環(huán)境下多清潔機(jī)器人任務(wù)分配方法，包括以下步驟：全局環(huán)境分割；將分割好的子區(qū)域進(jìn)行編碼；設(shè)置進(jìn)化代數(shù)計數(shù)器t＝1，迭代次數(shù)T，機(jī)器人的數(shù)量k，種群數(shù)目N；初始化路線P(t)，斷點B(t)的選擇；計算每個個體中機(jī)器人i的子周游路徑H_i(i＝1，2，...k)子路徑所連接的子地圖面積A_i(i＝1，2，..k)之和，計算k個值中的最大值；根據(jù)目標(biāo)函數(shù)記錄當(dāng)代種群中最好的解；遺傳算子操作，得到下一代路經(jīng)P(t+1)，斷點B(t+1)；終止條件判斷；是否達(dá)到最大迭代次數(shù)；對輸出的最優(yōu)解使用2?opt算法對各個子周游路徑本身進(jìn)行優(yōu)化。使得整個機(jī)器人系統(tǒng)能夠以更高的效率完成任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多機(jī)器人協(xié)作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多機(jī)器人任務(wù)分配方法。

背景技術(shù)

隨著人工智能、傳感器技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，使得機(jī)器人技術(shù)有了突破性的發(fā)展。在生產(chǎn)、生活領(lǐng)域，機(jī)器人代替了手工勞動、改善了生活環(huán)境、提高了工作效率。

在機(jī)器人學(xué)的早期研究階段，移動機(jī)器人的研究重點主要是在結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動控制、導(dǎo)航避障等方面。近二十年來，由于機(jī)器人技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域的大力發(fā)展，使得機(jī)器人的穩(wěn)定性、實用性都得到了極大的提升。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)張以及應(yīng)用任務(wù)的日趨復(fù)雜化，使得單機(jī)器人的工作能力難以滿足人們的日益增長的需求。因此，使用多個功能簡單的機(jī)器人組成一個多機(jī)器人系統(tǒng)，以相互協(xié)作的方式來完成某些復(fù)雜的任務(wù)，成為了一個新的研究熱點并引起了國內(nèi)外研究者們的廣泛關(guān)注。

作為實際應(yīng)用典范，全覆蓋路徑規(guī)劃技術(shù)成功地在家用清潔機(jī)器人領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并取得了很好的效果，使人們擺脫了重復(fù)、繁瑣的清潔工作。通過與傳感技術(shù)、定位技術(shù)及避障技術(shù)的結(jié)合，全覆蓋路徑規(guī)劃技術(shù)不僅提高了清潔機(jī)器人的工作效率、減少了遍歷過程中的時間與能量消耗，還使得其往智能化的方向邁進(jìn)了一大步。

同其他行業(yè)一樣，傳統(tǒng)的清潔行業(yè)也面臨著人口老齡化、用人成本急劇提升的局面，讓單一的清潔工人更有效率是整個清潔行業(yè)都想解決的問題。作為一種新型的商業(yè)服務(wù)機(jī)器人，無人駕駛洗地車為傳統(tǒng)清潔行業(yè)帶來了全新的解決方案。相對于傳統(tǒng)的洗地車，無人駕駛洗地車的最大優(yōu)勢在于其自主工作能力，使得解放駕駛?cè)藛T成為真正可行的工作狀態(tài)。在進(jìn)行清潔工作時，管理人員可以通過遠(yuǎn)程控制，實時了解清潔情況，實現(xiàn)了從一人駕駛一輛洗地車，到一個人管理數(shù)臺洗地車，大大減少了清潔的人工成本與管理難度，提高了工作效率與企業(yè)效益。

盡管無人洗地車的出現(xiàn)大大減少了人力成本，但是各機(jī)器人在執(zhí)行清潔任務(wù)時，總是各自為政，缺乏規(guī)劃性，所以常常導(dǎo)致某些區(qū)域被重復(fù)打掃，造成資源的不必要浪費。在某些大型室內(nèi)環(huán)境下，由于清潔機(jī)器人的裝載量和電池的電量有限，使用單個機(jī)器人很難一次性地完成給定區(qū)域的清潔工作。特別地，在某些對時間有限制的情況下，單個機(jī)器人的工作能力更是顯得捉襟見肘。因此，如何合理地運用多個清潔機(jī)器人協(xié)同工作便得到人們的關(guān)注。

多機(jī)器人全覆蓋路徑規(guī)劃作為多機(jī)器人領(lǐng)域的一個重要研究方向，是在單機(jī)器人全覆蓋路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。結(jié)合多機(jī)器人系統(tǒng)與全覆蓋路徑規(guī)劃技術(shù)的優(yōu)勢，采用多個機(jī)器人進(jìn)行協(xié)作覆蓋不僅可以解決單機(jī)器人覆蓋時工作能力不足、抗干擾能力差以及容錯力差等問題，更是極大地提高了工作效率，增加了任務(wù)執(zhí)行過程中的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的主要是為了大型室內(nèi)環(huán)境下多個清潔機(jī)器人協(xié)作時，提供一種任務(wù)分配方法，使得整個機(jī)器人系統(tǒng)能夠以更高的效率完成任務(wù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種大尺度室內(nèi)環(huán)境下多清潔機(jī)器人任務(wù)分配方法，其中，包括以下步驟：

S10、將全局環(huán)境進(jìn)行分割；

S20、將分割好的子區(qū)域進(jìn)行編碼；

S30、設(shè)置進(jìn)化代數(shù)計數(shù)器t＝1，迭代次數(shù)T，機(jī)器人的數(shù)量k，種群數(shù)目N；