【技术实现步骤摘要】
基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法及验证方法
本专利技术涉及一种群体智能算法
,尤指一种模拟黏菌群体觅食过程的仿生搜索算法,更具体的是通过群体机器人的局部相互作用来完成搜索的基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法及验证方法。
技术介绍
所谓的区域覆盖搜索是指携带有一定探测范围的传感器(如激光、声纳等)的机器人探索访问整个区域,并完成相应任务的过程。这一直是研究中富有挑战性的前沿方向之一。近年来,随着实际应用的需要与机器人研究的不断深入,对于区域覆盖搜索问题的研究引起诸多学者的重视。采用群体机器人完成区域覆盖搜索任务,呈现出安全系数高、搜索效率高、搜索范围大等特点。从实际应用来看,群体机器人覆盖搜索具有十分广泛的应用场景与重要意义,例如:军事侦察、危险环境下的对人员搜救、星球探索等等。从搜索效率上来看,群体机器人比单一机器人的搜索范围跟更大,能更有效地完成单一机器人不能完成的任务。近年来,群体智能算法吸引了国内外众多学者的关注,诸如粒子群算法、蚁群算法等等。不少专家、学者也将一些群体智能算法运用在群体机器人上,例如:国外文献《ControloverSwarmRobotsSearchwithSwarmIntelligencePrinciples[J]》公开了将群体智能原理运用在群体机器人的搜索控制上,国内文献《基于黄蜂群算法的群机器人区域覆盖问题研究》公开了拓展黄蜂群算法在群体机器人进行区域覆盖搜索问题上等等。多头绒泡菌是一种多核的单细胞生物,是一种黏菌。作为单细胞生物,它没有大脑、中枢神经系统或任何类型的神经组织。它通过感知细胞外的刺激,来改变自身 ...
【技术保护点】
一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法,其特征在于:所述的搜索算法包括划分定义群体机器人步骤和运算处理数据步骤:所述的划分定义群体机器人步骤是根据机器人的状态,将群体机器人划分成三种类型的机器人,分别命名为CORE、BRANCH和FORAGER,其中,CORE在整个搜索运动中保持静止状态,通过无线通信传递自身的类型与轨迹半径;BRANCH属于停止之前的运动,保持静止状态,为搜索机器人的边缘移动提供方向;FORAGER为根据Edge‑following进行移动,在通讯半径范围内仅有一个BRANCH或没有任何类型机器人时,转变为BRANCH,除了CORE,所有机器人都执行着同一个程序;另外机器人群体设置了三个简单的基本的集体行为,分别是Edge follow、Life distribution和Branch growth,所述的基本的集体行为分别通过输入各自的伪代码实现;所述的运算处理数据步骤分为四个阶段,分别是初始化阶段,驱散搜索阶段,边缘搜索阶段,信号源吸引阶段;所述的初始化阶段是指,初始时,除了指定为CORE的机器人外,所有的机器人均为FORAGER,将所有的机器人聚集在一起,初 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法,其特征在于:所述的搜索算法包括划分定义群体机器人步骤和运算处理数据步骤:所述的划分定义群体机器人步骤是根据机器人的状态,将群体机器人划分成三种类型的机器人,分别命名为CORE、BRANCH和FORAGER,其中,CORE在整个搜索运动中保持静止状态,通过无线通信传递自身的类型与轨迹半径;BRANCH属于停止之前的运动,保持静止状态,为搜索机器人的边缘移动提供方向;FORAGER为根据Edge-following进行移动,在通讯半径范围内仅有一个BRANCH或没有任何类型机器人时,转变为BRANCH,除了CORE,所有机器人都执行着同一个程序;另外机器人群体设置了三个简单的基本的集体行为,分别是Edgefollow、Lifedistribution和Branchgrowth,所述的基本的集体行为分别通过输入各自的伪代码实现;所述的运算处理数据步骤分为四个阶段,分别是初始化阶段,驱散搜索阶段,边缘搜索阶段,信号源吸引阶段;所述的初始化阶段是指,初始时,除了指定为CORE的机器人外,所有的机器人均为FORAGER,将所有的机器人聚集在一起,初始化数据,等待搜索开始;所述的驱散搜索阶段是指,所有的FORAGER计算与CORE的距离,遵循Edge-following原则,进入轨道,进入下一阶段,若通讯范围内不存在CORE与BRANCH,则转变为BRANCH,类似于分子间的斥力作用,使得FORAGER发散搜索;所述的边缘搜索阶段是指,FORAGER沿着BRANCH与CORE所提供的轨迹进行移动,同时遵循着Branchgrowth原则更新搜索方向;所述的信号源吸引阶段是指,FORAGER根据自身的信号强度与群体中的最优信号强度相比,逐渐搭建与信号源的分支。2.根据权利要求1所述的一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法,其特征在于:Edge-following是指在反馈移动中,FORAGER沿着CORE与BRANCH所提供的轨道进行逆时针的移动,CORE与BRANCH广播出一个消息以通知FORAGER,FORAGER接收消息后,计算与发送该消息的机器人的距离,轨迹半径,记为R,若此距离超过某一固定的值则左转;当FORAGER距离CORE或BRANCH小于规定的轨迹半径R时,如果太靠近CORE或BRANCH,则右转,否则直走;这是通过一个简单的反馈机制实现的群体机器人逆时针运动。3.根据权利要求1所述的一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法,其特征在于:所述的Lifedistribution是指生命力分布,假设黏菌的生命力随着扩展,生命力降低,黏菌整体呈现出一种生命力梯度,根据这一假设,创建一个虚拟的值以标记着BRANCH与CORE的大概距离,该值越高则越靠近CORE。4.根据权利要求1所述的一种基于多头绒泡菌觅食的群体机器人搜索算法,其特征在于:所述的Branchgrowth是指模拟多头绒泡菌的发散生长现象用以增加BRANCH的数量,来扩展FORAGER的搜索范围,当FORAGER遵循着Edgefollow原则移动时,其通讯范围内仅只有一个BRANCH,则FORAGER转变为BRANCH,构成分支,更新生命力梯度,随着FORAGER不断转换为BRANCH,形成一种由CORE为中心发散出一种网络般的搜索通道,FORAGER在BRANCH所提供的的轨道上进行移动搜索,BRANCH所构...
【专利技术属性】
技术研发人员:骆延东,肖猷坤,陈承志,郭建文,孙振忠,陈海彬,曾志彬,
申请(专利权)人:东莞理工学院,东莞市朝茗机电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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