[發(fā)明專利]一種面向多機(jī)器人充電策略的分布式求解方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010723028.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN112070341A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯士偉;林志赟;王博;韓志敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種面向多機(jī)器人充電策略的分布式求解方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1、每一個(gè)充電機(jī)器人根據(jù)自己的位置信息和電量約束，計(jì)算出自己當(dāng)前剩余電量允許的可以到達(dá)充電站的集合。

步驟2、每一個(gè)充電機(jī)器人將自己的編號(hào)、位置信息、剩余電量、充電狀態(tài)和任務(wù)狀態(tài)，廣播給自己的鄰居機(jī)器人，同時(shí)接收來(lái)自鄰居機(jī)器人的這些信息。

步驟3、每一個(gè)機(jī)器人按照自己的電量約束和任務(wù)狀態(tài)，計(jì)算出自己和鄰居機(jī)器人的優(yōu)先級(jí)；優(yōu)先級(jí)高的機(jī)器人優(yōu)先在自己可達(dá)充電站的集合中選擇充電站。

步驟4、對(duì)于博弈中的每一個(gè)機(jī)器人，如果其優(yōu)先級(jí)高于其所有鄰居機(jī)器人，此機(jī)器人會(huì)從其可達(dá)充電站集合中選取自己充電總耗時(shí)最短的充電站，并且將自己選取的充電站編號(hào)廣播給其鄰居機(jī)器人，之后不再參與充電站選擇。

步驟5、當(dāng)鄰居機(jī)器人收到來(lái)自于步驟4的消息后，結(jié)合步驟2收到的信息更新自己的可達(dá)充電站集合里的充電站的排隊(duì)時(shí)間，剩余的機(jī)器人按照優(yōu)先級(jí)高低繼續(xù)進(jìn)行下一輪博弈，直到每個(gè)機(jī)器人都完成了充電站的選擇。

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種面向多機(jī)器人充電策略的分布式求解方法，其特征在于，所述步驟1中，考慮有n個(gè)需要充電的移動(dòng)機(jī)器人R＝{r₁，r₂，…，r_n}，其中r_i是第i個(gè)機(jī)器人的編號(hào)；有m個(gè)充電站S＝{s₁，s₂，…，s_m}，其中s_j是第j個(gè)充電站的編號(hào)；所有的機(jī)器人都知道每一個(gè)充電站的位置，充電機(jī)器人r_i根據(jù)自己的位置信息、充電站的位置信息，以及機(jī)器人剩余電量信息，計(jì)算出自己的可達(dá)充電站集合U_i，且

3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的一種面向多機(jī)器人充電策略的分布式求解方法，其特征在于，所述步驟2中，機(jī)器人r_i的鄰居定義為：如果機(jī)器人r_j的可達(dá)充電站集合U_j和機(jī)器人r_i的可達(dá)充電站集合U_i相交不為空，則r_j為r_i的鄰居；機(jī)器人r_i的鄰居集定義為當(dāng)機(jī)器人r_i收到鄰居中其他機(jī)器人的編號(hào)信息時(shí)，機(jī)器人r_i所組鄰居內(nèi)的每一個(gè)機(jī)器人會(huì)根據(jù)收到的編號(hào)信息從大到小進(jìn)行排序并存儲(chǔ)在各個(gè)機(jī)器人的本地內(nèi)存中。

4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的一種面向多機(jī)器人充電策略的分布式求解方法，其特征在于，所述步驟3中，對(duì)機(jī)器人要充電的情況做以下兩種假設(shè)：

1)機(jī)器人在電量不高于電量閾值θ₁時(shí)需放棄所有的任務(wù)(包括正在執(zhí)行的任務(wù))，然后去充電，機(jī)器人至少有一個(gè)充電站是可達(dá)的；

2)機(jī)器人電量高于電量閾值θ₁且不高于電量閾值θ₂時(shí)，如果沒有任務(wù)，則需要充電；

基于機(jī)器人電量x及機(jī)器人的任務(wù)狀態(tài)γ來(lái)確定機(jī)器人的優(yōu)先級(jí)，其中γ∈{0,1}，當(dāng)機(jī)器人有任務(wù)時(shí)γ＝1，否則γ＝0；機(jī)器人電量量化公式如下：

其中θ₁是機(jī)器人可執(zhí)行任務(wù)的最低電量，θ₂是機(jī)器人的充電最小電量；機(jī)器人根據(jù)函數(shù)y_i的值和其任務(wù)狀態(tài)γ_i，最后可以給出機(jī)器人優(yōu)先級(jí)，公式如下：

w_i＝α₁y_i+α₂γ_i

其中γ_i是第i個(gè)機(jī)器人的任務(wù)狀態(tài)，α₁和α₂為優(yōu)先級(jí)權(quán)重且滿足α₁+α₂＝1；w_i的值越大，機(jī)器人r_i的優(yōu)先級(jí)越高，會(huì)優(yōu)先選擇充電站；如果機(jī)器人的優(yōu)先級(jí)一致，則將機(jī)器人自身編號(hào)值的大小作為判斷優(yōu)先級(jí)高低的輔助因子，機(jī)器人編號(hào)越大則優(yōu)先級(jí)越高。