1.一种工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,其特征在于,包括以下步骤:S1.对时间步进行初始化,基于多智能体任务分配与路径规划问题和匈牙利算法,得到初始任务分配方案;
S2.根据任务重新分配策略和周期检测任务优化分配策略对匈牙利算法进行优化,得到新的任务分配方案,具体包括以下分步骤:S21.选择满足约束条件的智能体;
S22.检测当前是否存在到达任务目标点的智能体,若存在到达任务目标点的智能体,则触发任务重新分配策略进行任务重新分配并执行步骤S23,若不存在,执行步骤S23;
S23.计算得到智能体到每个任务点的距离成本值 ;
S24.每隔周期时间 ,触发周期检测任务优化分配策略进行任务优化分配并执行步骤S25;
S25.根据距离成本值 构建成本矩阵 ;
S26.计算当前成本矩阵 所对应的总代价值,对成本矩阵 进行矩阵变换,得到总代价值最小的成本矩阵;
S27.根据总代价值最小的成本矩阵得到新的任务分配方案,实现任务分配;
*
S3.根据新的任务分配方案,得到任务目标点并结合视野滚动窗口和MLA 算法进行路径规划;
所述视野滚动窗口,具体为:预先设定冲突检测窗口 和重新规划窗口 ,要求 ;
每次路径搜索时,仅解决冲突检测窗口 时间步长内的冲突;每隔重新规划窗口 时间后重新规划路径,即每次规划智能体仅移动 时间步长的路径;
所述步骤S3具体包括以下分步骤:
S31.获取每个智能体的初始位置和任务目标位置;
*
S32.初始化二叉树根节点,利用MLA 算法为每个智能体生成初始路径;
S33.利用矩阵表示方法对生成的路径进行冲突检测,记录所产生的冲突,并计算当前总路径成本,将根节点加入OPEN集合;
S34.判断OPEN集合是否为空,若否,选择总路径成本最小的节点 ,并执行步骤S35,若是,则表示搜索失败,流程结束;
S35.判断节点 中的路径集合在冲突检测窗口 时间步长内是否存在冲突,若存在冲突,令节点 为父节点,并执行步骤S36,若不存在冲突,表示路径规划成功,令节点 为目标节点,得到目标节点 中的路径集合,流程结束;
S36.根据父节点 生成子节点 和子节点 ,对子节点 和子节点 增加冲突约*束,采用MLA 算法重新生成路径,同时采用矩阵表示方法对新生成的路径进行冲突检测,记录所产生的冲突,计算当前总路径成本,将子节点 和子节点 加入OPEN集合,并返回步骤S34。
2.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S21中所述约束条件的公式为:其中, 表示单个智能体 的完整路径集合; 表示集合 的基数; 表示智能体的最大行驶距离; 表示所有智能体个数; 表示智能体 是否执行任务 ;
表示第 个智能体; 表示第个 任务; 表示所有需要执行的任务个数; 表示智能体最大执行任务个数。
3.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S22中所述任务重新分配策略,具体为:将当前智能体完成的任务从总任务集合中删除,清除所有智能体当前执行的任务,并以智能体当前时间步所在位置作为新的起点。
4.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S23中所述智能体到每个任务点的距离成本值 的计算公式为:*
其中, 表示A 算法; 为顶点集合 中的顶点,表示智能体存在的位置; 表示顶点集合 中的顶点个数。
5.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S24中所述周期检测任务优化分配策略,具体为:根据智能体未来一段时间内的路径,得到执行当前任务的距离成本;将执行当前任务的距离成本与距离成本值 进行比较,若相同,表示不存在发生冲突的智能体,执行步骤S25;若不相同,表示存在发生冲突的智能体,将发生冲突的智能体加入智能体集合 ,并更改距离成本值 ,清除智能体集合中智能体当前执行的任务,并执行步骤S25。
6.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S26中所述的总代价值最小的成本矩阵的计算公式为:其中, , 表示顶点集合,表示顶点集合中
的顶点,表示离散时间步, 表示在离散时间步 时智能体 的位置, 表示单个智能体 的完整路径; 表示集合 的基数; 表示第 个智能体; 表示所有智能体个数。
7.根据权利要求1所述的工业环境下的多智能体任务分配与路径规划方法,其特征在于,步骤S33中所述矩阵表示方法,具体为:将各智能体用外接圆表示,获得各智能体占用的空间区域;利用二维矩阵表示各智能体占用的空间区域,智能体占用的方格值为1,未占用的方格值为0;判断二维矩阵所表示的区域位置是否存在相同的顶点,若不存在相同的顶点,表示智能体未发生冲突,若存在相同的顶点,则表示该智能体发生了冲突,将该顶点对应二维矩阵中的位置进行相加,得到的值表示在该位置发生冲突的智能体的数量。