CN107479552B - 基于Agent的轨道机器人自组织控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，轨道上设有多个已编号的固定站点及多个行走机器人；固定站点上的固定Agent设有：进行通信的第一通信模块、根据任务状态进行实时调整的第一任务维护模块、针对任务信息进行实时更新的任务发布模块和自动产生定位信息的定位应答模块；行走机器人上的移动Agent设有：进行通信的第二通信模块、根据通信协议解析后形成的任务感应模块、将感应信息进行分析的任务分析模块、对已分析任务在本地更新的第二任务维护模块和针对已决策任务的任务执行模块。本发明实现了高效、灵活的多机器人动态控制，降低了多机器人系统控制的复杂性，提高了系统控制的灵活性、可伸缩性和自组织能力。

Description

基于Agent的轨道机器人自组织控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种基于Agent的轨道机器人自组织控制系统。

背景技术

随着机器人在我国的广泛应用，尤其是工业互联网概念的提出，多个机器人之间的协同工作成为机器人系统的工作常态。尤其是对于行走机器人来说，由于往往其运动的距离较大，而且需要完成的任务常常是动态变化的，传统的递阶分层式结构和包容式结构很难满足现场的实际需求。

从国内外的研究情况看，多机器人的协同控制系统大多侧重于机器人任务分配方法的研究，很少涉及多机器人的协同控制。分布式多Agent系统是人工智能领域一个很活跃的话题，其中Agent是自治性的，可以完成各自的局部问题求解，又能通过协作求解全局问题，为多机器人的协同控制提供了新的思路。

然而，目前沿轨道行走的行走机器人在运动中由于运动方向和路径受限，控制移动时主要是运动的相对方向，对精度要求不高，且控制方式不够灵活，系统的复杂性高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，该系统实现了高效、灵活的多机器人动态控制，降低了多机器人系统控制的复杂性，提高了系统控制的灵活性、可伸缩性和自组织能力。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，包括：多个固定Agent，所述多个固定Agent一一对应地设置在轨道的多个固定站点上；多个移动Agent，所述多个移动Agent一一对应地设置在多个行走机器人上，其中，每个固定Agent包括：第一通信模块，用于与所述移动Agent进行通信，根据通信协议响应所述移动Agent的通信请求；第一任务维护模块，用于对本站点产生的任务进行实时更新；任务发布模块，用于发布起始于该站点的新任务，并在发布一个新的任务后，调用第一任务维护模块将该任务依策略加入到任务列表当中；定位应答模块，用于产生所述移动Agent对站点请求的响应；每个移动Agent包括：第二通信模块，用于与所述固定Agent及其他移动Agent进行通信，根据通信协议响应其他移动Agent的通信请求或者向其他Agent发送通信请求；任务感应模块，用于生成有效的感应任务列表；第二任务维护模块，用于根据所述感应任务列表对移动Agent的任务进行实时更新；任务分析模块，用于对移动Agent的任务列表进行分析，以更新移动Agent的当前任务；任务执行模块，用于确定移动Agent所在的行走机器人的行为。

另外，根据本发明上述实施例的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述第一通信模块根据通信协议响应的所述移动Agent的通信请求包括：用于判断站点方向的定位请求、用于查询站点的识别请求、用于查询任务的任务请求和用于查询任务是否更新完成的更新同步请求，其中，所述更新同步请求是异步请求，其他请求均为同步请求，所述定位请求的参数为欲定位站点的编号，所述识别请求、任务请求和更新同步请求在请求时均没有参数。

在一些示例中，所述第一任务维护模块对本站点产生的任务进行实时更新，具体包括：当任务发布模块发布一个新任务时，调用第一任务维护模块将此任务加入到任务列表当中，第一任务维护模块根据选择策略选择一个任务作为当前任务，其中，当前任务后在执行完之前，当前任务不会变更，当前任务执行完成之后，会从任务列表中依策略选择一个新的任务作为当前任务，所述选择策略包括时间策略、优先级策略及混合策略，其中，所述时间策略包括：依据任务发布的时间为依据进行选择，优先级策略包括：依据任务自身的属性来进行选择，所述属性包括任务强度、起始站点和终止站点，所述混合策略包括：结合时间策略和优先级策略来进行选择，当某一行走机器人承接当前任务时，第一任务维护模块需对当前任务的任务强度进行变更，以维持任务的最新状态。

在一些示例中，所述第二通信模块对其他移动Agent的通信请求响应为指任务同步响应，所述第二通信模块接收或发送的通信请求包括：查询固定Agent当前任务的任务请求、同步移动Agent任务的任务同步请求、向固定Agent查询的定位请求和识别请求。

在一些示例中，所述有效感应任务列表为根据任务编号由时间戳最新的任务组成的所有入场Agent响应的任务列表，如果感应任务列表不为空，则调用第二任务维护模块更新移动Agent的任务列表，否则，继续移动Agent的所在的行走机器人的当前行为，所述当前行为包括静止和向某固定站点移动。

在一些示例中，所述第二任务维护模块根据所述感应任务列表对移动Agent的任务进行实时更新，具体包括：当任务感应模块调用第二任务维护模块时，会将有效感应任务列表作为参数传入，第二任务维护模块将有效感应任务列表与移动Agent的任务列表相比对，根据任务编号，保留时间戳最新的任务列入移动Agent的任务列表，加入到任务列表当中的任务状态为“等待”。

在一些示例中，所述固定Agent根据通信协议响应移动Agent发送的通信请求，具体包括：请求的类型若为定位请求，将欲定位站点的编号传递给定位应答模块，定位应答模块返回方向编号信息，编码后作为应答信息返回给移动Agent；请求的类型若为识别请求，调用定位应答模块得到将本Agent的类型和本站点的编号，进行编码后作为应答信息返回给移动Agent；请求的类型若为更新同步请求，调用第一任务维护模块，当第一任务维护模块完成任务更新后，异步应答移动Agent；请求的类型若为任务请求，则调用第一任务维护模块，第一任务维护模块将当前任务返回，当没有当前任务时，返回空值，当前任务或空值被编码后发送给移动Agent，其中，所述任务包含的信息如下：时间戳、任务编号、任务强度、起始站点、终止站点和执行状态。

在一些示例中，所述固定Agent根据通信协议响应移动Agent发送的通信请求，具体包括：所述定位应答模块响应第二通信模块的调用请求，具体包括：第二通信模块若请求定位，则根据第二通信模块传入的欲定位站点编号查找站点位置表，找到相应表项后返回欲定位站点的相对方向编号，所述站点位置表是每个固定Agent存储的其他固定Agent所附着站点的相对方向信息；第二通信模块若请求识别，则返回Agent类型为固定Agent，站点编号为本站点的编号。

在一些示例中，所述移动Agent的通信协议包括响应请求和发送请求，所述响应请求为响应其他移动Agent的任务请求，当收到其他移动Agent发送的任务请求后，移动Agent调用第二任务维护模块得到本移动Agent相关的任务列表，编码后作为任务同步响应发送给发出请求的移动Agent，所述发送请求的移动Agent根据当前任务情况进行处理，其中，移动Agent若没有当前任务，则按照如下步骤处理：向入场Agent发送识别请求，所述入场Agent为进入本移动Agent感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent，若有应答响应则为固定Agent；向入场Agent发送任务请求，若入场Agent为固定Agent，则返回其当前任务的信息，若入场Agent为移动Agent，则返回其任务列表；调用任务感应模块确定有效的感应任务列表；调用第二任务维护模块更新本移动Agent的任务列表；调用任务分析模块决定本移动Agent的当前任务；若当前任务不为空，则比较当前任务的起始站点与入场固定Agent的编号，若相同，则向入场固定Agent发送定位请求，请求参数为当前任务的终止站点编号，若不同，则向入场固定Agent发送定位请求，请求参数为当前任务的起始站点编号；调用任务执行模块决定移动Agent所附着的行走机器人的后续行为；移动Agent若携带当前任务，则按如下步骤处理：向入场Agent发送识别请求，所述入场Agent为进入本移动Agent感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent，若有应答响应则为固定Agent，并在应答信息中得到该固定Agent的编号；若入场Agent为固定Agent，其中，若移动Agent的当前任务状态为“待执行”，则比对当前任务的起始站点与入场固定Agent的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，则向其发出更新同步请求，在请求返回后比对当前任务编号，若更新前后当前任务编号未发生变化，则更新当前任务状态为“执行中”，并向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，若更新前后当前任务的编号发生变化，则比对新的当前任务起始站点编号与入场固定Agent编号，若不同，将新的当前任务状态置为“待执行”，向入场固定Agent发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，将新的当前任务状态置为“执行中”，向入场固定Agent发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，并向入场固定Agent发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent的当前任务；若移动Agent的当前任务状态为“执行中”，则比对当前任务的终止站点与入场固定Agent的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为移动Agent当前任务的终止站点编号；若相同，则向其发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent的当前任务；若入场Agent为移动Agent，则直接向入场Agent发送任务请求，得到其任务列表，然后调用任务感应模块，确定有效的感应任务列表，调用第二任务维护模块，更新本移动Agent的任务列表，调用任务感应模块，确定有效的感应任务列表，然后调用任务执行模块，决定移动Agent所附着的行走机器人的后续行为。

在一些示例中，所述移动Agent在进行当前任务的更新时，根据当前任务状态的不同采用不同的处理方法，具体包括：若当前任务的状态为“执行中”，则不更新；若当前任务的状态为“待执行”，则依据某种选择策略从移动Agent的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；若无当前任务，移动Agent的当前任务列表中有任务，则依据某种选择策略从移动Agent的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；若无当前任务，移动Agent的当前任务列表中也没有任务，则当前任务置空。

根据本发明实施例的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，通过附着在固定站点上的固定Agent和附着在沿轨道行走机器人上的移动Agent相配合的形式进行分布式控制，通过多Agent之间简单信息的沟通，实现了高效、灵活的多机器人动态控制，降低了多机器人系统控制的复杂性，提高了系统控制的灵活性、可伸缩性和自组织能力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统的架构示意图；

图2根据本发明一个实施例的固定Agent的结构框图；

图3是根据本发明一个实施例的移动Agent的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的分布式能源系统污染物排放量的计算方法。

图1是根据本发明一个实施例的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统的架构示意图。如图1所示，该控制系统包括：多个固定Agent 130和多个移动Agent 150。

多个固定Agent 130一一对应地设置在轨道110的多个固定站点120上。其中，轨道110是行走机器人140运动的固定线路，可能是有形的，如磁条、磁点、色带、铺设区域、铁轨等；也可能是无形的，如激光导向的线路等。多个固定站点120设置在轨道110上。每个固定站点120具有与其对应的唯一编号。

多个移动Agent 150一一对应地设置在多个行走机器人140上。其中，固定Agent130和移动Agent 150例如通过无线网络进行相互通信。

具体地，结合图2所示，每个固定Agent 130包括：第一通信模块131、第一任务维护模块132、任务发布模块133和定位应答模块134。

其中，第一通信模块131用于与移动Agent 150进行通信，根据通信协议响应移动Agent150的通信请求。其中，通信请求例如包括：用于判断站点方向的定位请求、用于查询站点的识别请求、用于查询任务的任务请求和用于查询任务是否更新完成的更新同步请求，其中，更新同步请求是异步请求，其他请求均为同步请求，定位请求的参数为欲定位站点的编号，识别请求、任务请求和更新同步请求在请求时均没有参数。

基于此，在本发明的一个实施例中，固定Agent 130根据通信协议响应移动Agent150发送的通信请求，具体包括：

请求的类型若为定位请求，将欲定位站点的编号传递给定位应答模块134，定位应答模块134返回方向编号信息，编码后作为应答信息返回给移动Agent 150；

请求的类型若为识别请求，调用定位应答模块134得到将本Agent的类型和本站点的编号，进行编码后作为应答信息返回给移动Agent 150；

请求的类型若为更新同步请求，调用第一任务维护模块132，当第一任务维护模块132完成任务更新后，异步应答移动Agent 150；

请求的类型若为任务请求，则调用第一任务维护模块132，第一任务维护模块132将当前任务返回，当没有当前任务时，返回空值，当前任务或空值被编码后发送给移动Agent150，其中，任务包含的信息如下：时间戳、任务编号、任务强度、起始站点、终止站点和执行状态。其中，时间戳指该任务最新状态的更新时间；任务编号指该任务在系统中的唯一性编号；任务强度指该任务需要行走机器人140的个数；起始站点指该任务起始端的站点编号；终止站点指该任务结束端的站点编号，执行状态指任务当前的执行状况，包括等待、待执行和执行中，该状态仅对移动Agent 150上的任务有效。

第一任务维护模块132用于对本站点产生的任务进行实时更新。具体包括：当任务发布模块133发布一个新任务时，调用第一任务维护模块132将此任务加入到任务列表当中，第一任务维护模块132根据选择策略选择一个任务作为当前任务，其中，当前任务后在执行完之前，当前任务不会变更，当前任务执行完成之后，会从任务列表中依策略选择一个新的任务作为当前任务，选择策略包括时间策略、优先级策略及混合策略。其中，时间策略包括：依据任务发布的时间为依据进行选择；优先级策略包括：依据任务自身的属性来进行选择，其中属性包括任务强度、起始站点和终止站点；混合策略包括：结合时间策略和优先级策略来进行选择。当某一行走机器人140承接当前任务时，第一任务维护模块132需对当前任务的任务强度进行变更，以维持任务的最新状态。

任务发布模块133用于发布起始于该站点的新任务，并在发布一个新的任务后，调用第一任务维护模块132将该任务依策略加入到任务列表当中。

定位应答模块134用于产生移动Agent 150对站点请求的响应。

具体地，在本发明的一个实施例中，固定Agent 130根据通信协议响应移动Agent150发送的通信请求，具体包括：请求的类型若为定位请求，将欲定位站点的编号传递给定位应答模块134，定位应答模块134返回方向编号信息，编码后作为应答信息返回给移动Agent150；请求的类型若为识别请求，调用定位应答模块134得到将本Agent的类型和本站点的编号，进行编码后作为应答信息返回给移动Agent 150；请求的类型若为更新同步请求，调用第一任务维护模块132，当第一任务维护模块132完成任务更新后，异步应答移动Agent150；请求的类型若为任务请求，则调用第一任务维护模块132，第一任务维护模块132将当前任务返回，当没有当前任务时，返回空值，当前任务或空值被编码后发送给移动Agent150，其中，任务包含的信息如下：时间戳、任务编号、任务强度、起始站点、终止站点和执行状态。

更为具体地，固定Agent 130根据通信协议响应移动Agent 150发送的通信请求，具体包括：定位应答模块134响应第二通信模块151的调用请求，具体包括：第二通信模块151若请求定位，则根据第二通信模块151传入的欲定位站点编号查找站点位置表，找到相应表项后返回欲定位站点的相对方向编号。其中，站点位置表是每个固定Agent 130存储的其他固定Agent 130所附着站点的相对方向信息，其每个表项包含的信息如下：站点编号，轨道上固定站点120的唯一编号；方向编号，在轨道上从本站点移动到其他站点的最短路径的方向编号，方向编号为0表示欲定位站点就是本站点；第二通信模块151若请求识别，则返回Agent类型为固定Agent 130，站点编号为本站点的编号。

具体地，结合图3所示，每个移动Agent 150包括：第二通信模块151、任务感应模块152、第二任务维护模块153、任务分析模块154和任务执行模块155。

其中，第二通信模块151用于与固定Agent 130及其他移动Agent 150进行通信，根据通信协议响应其他移动Agent 150的通信请求或者向其他Agent发送通信请求。其中，第二通信模块151对其他移动Agent 150的通信请求响应为指任务同步响应。第二通信模块151接收或发送的通信请求包括：查询固定Agent 130当前任务的任务请求、同步移动Agent150任务的任务同步请求、向固定Agent 130查询的定位请求和识别请求。

具体地，移动Agent 150的通信协议包括响应请求和发送请求两种情况。响应请求是指响应其他移动Agent 150的任务请求，当收到其他移动Agent 150发送的任务请求后，移动Agent 150调用第二任务维护模块153得到本移动Agent 150相关的任务列表，编码后作为任务同步响应发送给发出请求的移动Agent 150，发送请求的移动Agent 150根据当前任务情况进行处理，其中，

移动Agent 150若没有当前任务，则按照如下步骤处理：

向入场Agent发送识别请求，入场Agent为进入本移动Agent 150感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent 150，若有应答响应则为固定Agent130；

向入场Agent发送任务请求，若入场Agent为固定Agent 130，则返回其当前任务的信息，若入场Agent为移动Agent 150，则返回其任务列表；

调用任务感应模块152确定有效的感应任务列表；

调用第二任务维护模块153更新本移动Agent 150的任务列表；

调用任务分析模块154决定本移动Agent 150的当前任务；

若当前任务不为空，则比较当前任务的起始站点与入场固定Agent 130的编号，若相同，则向入场固定Agent 130发送定位请求，请求参数为当前任务的终止站点编号，若不同，则向入场固定Agent 130发送定位请求，请求参数为当前任务的起始站点编号；

进一步地，调用任务执行模块155决定移动Agent 150所附着的行走机器人140的后续行为；

另一方面，移动Agent 150若携带当前任务，则按如下步骤处理：

向入场Agent发送识别请求，入场Agent为进入本移动Agent 150感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent 150，若有应答响应则为固定Agent130，并在应答信息中得到该固定Agent 130的编号；

若入场Agent为固定Agent 130，其中，

若移动Agent 150的当前任务状态为“待执行”，则比对当前任务的起始站点与入场固定Agent 130的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，则向其发出更新同步请求，在请求返回后比对当前任务编号，若更新前后当前任务编号未发生变化，则更新当前任务状态为“执行中”，并向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，若更新前后当前任务的编号发生变化，则比对新的当前任务起始站点编号与入场固定Agent 130编号，若不同，将新的当前任务状态置为“待执行”，向入场固定Agent 130发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，将新的当前任务状态置为“执行中”，向入场固定Agent 130发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，并向入场固定Agent 130发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent 130的当前任务；

若移动Agent 150的当前任务状态为“执行中”，则比对当前任务的终止站点与入场固定Agent 130的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为移动Agent 150当前任务的终止站点编号；若相同，则向其发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent 130的当前任务；

若入场Agent为移动Agent 150，则直接向入场Agent发送任务请求，得到其任务列表，然后调用任务感应模块152，确定有效的感应任务列表，调用第二任务维护模块153，更新本移动Agent 150的任务列表，调用任务感应模块152，确定有效的感应任务列表，然后调用任务执行模块155，决定移动Agent 150所附着的行走机器人140的后续行为。

任务感应模块152用于生成有效的感应任务列表。其中，有效感应任务列表是指根据任务编号由时间戳最新的任务组成的所有入场Agent响应的任务列表，如果感应任务列表不为空，则调用第二任务维护模块153更新移动Agent 150的任务列表，否则，继续移动Agent 150的所在的行走机器人140的当前行为，当前行为包括静止和向某个固定站点120移动。

第二任务维护模块153用于根据感应任务列表对移动Agent 150的任务进行实时更新。具体包括：当任务感应模块152调用第二任务维护模块153时，会将有效感应任务列表作为参数传入，第二任务维护模块153将有效感应任务列表与移动Agent 150的任务列表相比对，根据任务编号，保留时间戳最新的任务列入移动Agent 150的任务列表，加入到任务列表当中的任务状态为“等待”。

任务分析模块154用于对移动Agent 150的任务列表进行分析，以更新移动Agent150的当前任务。具体地，移动Agent 150的任务分析模块154在进行当前任务的更新时，根据当前任务状态的不同采用不同的处理方法，具体包括：

若当前任务的状态为“执行中”，则不更新；

若当前任务的状态为“待执行”，则依据某种预设的选择策略从移动Agent 150的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；其中，选择策略包括时间策略、优先级策略及混合策略。时间策略是指依据任务发布的时间为依据进行选择，优先级策略是指依据任务自身的属性来进行选择，属性包括任务强度、起始站点和终止站点，混合策略是指结合时间策略和优先级策略来进行选择；

若无当前任务，移动Agent 150的当前任务列表中有任务，则依据某种预设的选择策略从移动Agent 150的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；其中，选择策略包括时间策略、优先级策略及混合策略。时间策略是指依据任务发布的时间为依据进行选择，优先级策略是指依据任务自身的属性来进行选择，属性包括任务强度、起始站点和终止站点，混合策略是指结合时间策略和优先级策略来进行选择。

若无当前任务，移动Agent 150的当前任务列表中也没有任务，则当前任务置空。

任务执行模块155用于确定移动Agent 150所在的行走机器人140的行为。换言之，即任务执行模块155依当前任务的不同确定行走机器人140的行为，具体包括：

若当前任务为空，则继续移动Agent 150的所附着行走机器人140的当前行为，所述当前行为包括静止和向某站点移动；

若当前任务不为空，依入场Agent的类型做如下处理：

若入场Agent为固定Agent 130，则根据固定Agent 130的响应确定移动Agent 150所附着行走机器人140的运动方向；

若入场Agent为移动Agent 150，移动Agent 150的所附着行走机器人140的当前行为是向某站点移动，则继续在该方向上移动；若移动Agent 150的所附着行走机器人140的当前行为是静止，则任意选择一个方向进行移动。

综上，也即是说，本发明的实施例中，以行走机器人的移动是沿轨道行进的，该轨道上设有若干个编号唯一的固定站点，行走机器人在两个固定站点之间的移动不需要决策运动方向，每个固定站点上附着有一个固定Agent，固定Agent的无线覆盖区域不重叠，每台行走机器人上附着一个移动Agent作为控制的基本条件。Agent之间的通信采用无线手段来完成，例如利用早已在无线领域使用的传统装置和方法就可以实现有效的无线通信，如Wifi。其中，固定Agent包括与移动Agent进行联系的第一通信模块、根据任务状态进行实时调整的第一任务维护模块、针对任务信息进行实时更新的任务发布模块和自动产生定位信息的定位应答模块；移动Agent包括与其他Agent进行联系的第二通信模块、根据通信内容分离任务信息的任务感应模块、根据感应到的任务实时更新任务列表的第二任务维护模块、根据任务列表中的任务进行决策的任务分析模块和根据决策结果指导行走机器人行为的任务执行模块。通过固定Agent进行任务发布和定位，通过移动Agent携带任务信息并进行分布式传递，极大地提高了沿轨道行走的多机器人系统的可伸缩性、灵活性和自组织性，符合工业互联环境对于多机器人协同的客观要求。另外，采用分布式控制结构，极大地降低了这类系统控制的复杂性。

根据本发明实施例的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，通过附着在固定站点上的固定Agent和附着在沿轨道行走机器人上的移动Agent相配合的形式进行分布式控制，通过多Agent之间简单信息的沟通，实现了高效、灵活的多机器人动态控制，降低了多机器人系统控制的复杂性，提高了系统控制的灵活性、可伸缩性和自组织能力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，包括：

多个固定Agent，所述多个固定Agent一一对应地设置在轨道的多个固定站点上；

多个移动Agent，所述多个移动Agent一一对应地设置在多个行走机器人上，其中，

每个固定Agent包括：

第一通信模块，用于与所述移动Agent进行通信，根据通信协议响应所述移动Agent的通信请求；

第一任务维护模块，用于对本站点产生的任务进行实时更新；

任务发布模块，用于发布起始于该站点的新任务，并在发布一个新的任务后，调用第一任务维护模块将该任务依策略加入到任务列表当中；

定位应答模块，用于产生所述移动Agent对站点请求的响应；

每个移动Agent包括：

第二通信模块，用于与所述固定Agent及其他移动Agent进行通信，根据通信协议响应其他移动Agent的通信请求或者向其他Agent发送通信请求；

任务感应模块，用于生成有效的感应任务列表；

第二任务维护模块，用于根据所述感应任务列表对移动Agent的任务进行实时更新；

任务分析模块，用于对移动Agent的任务列表进行分析，以更新移动Agent的当前任务；

任务执行模块，用于确定移动Agent所在的行走机器人的行为；

所述多个固定Agent用于进行任务发布和定位，所述多个移动Agent用于携带任务信息并进行分布式传递；

所述第一通信模块根据通信协议响应的所述移动Agent的通信请求包括：用于判断站点方向的定位请求、用于查询站点的识别请求、用于查询任务的任务请求和用于查询任务是否更新完成的更新同步请求，其中，所述更新同步请求是异步请求，其他请求均为同步请求，所述定位请求的参数为欲定位站点的编号，所述识别请求、任务请求和更新同步请求在请求时均没有参数；

所述固定Agent根据通信协议响应移动Agent发送的通信请求，具体包括：

请求的类型若为定位请求，将欲定位站点的编号传递给定位应答模块，定位应答模块返回方向编号信息，编码后作为应答信息返回给移动Agent；

请求的类型若为识别请求，调用定位应答模块得到将本Agent的类型和本站点的编号，进行编码后作为应答信息返回给移动Agent；

请求的类型若为更新同步请求，调用第一任务维护模块，当第一任务维护模块完成任务更新后，异步应答移动Agent；

请求的类型若为任务请求，则调用第一任务维护模块，第一任务维护模块将当前任务返回，当没有当前任务时，返回空值，当前任务或空值被编码后发送给移动Agent，其中，所述任务包含的信息如下：时间戳、任务编号、任务强度、起始站点、终止站点和执行状态；

所述固定Agent根据通信协议响应移动Agent发送的通信请求，具体包括：所述定位应答模块响应第二通信模块的调用请求，具体包括：

第二通信模块若请求定位，则根据第二通信模块传入的欲定位站点编号查找站点位置表，找到相应表项后返回欲定位站点的相对方向编号，所述站点位置表是每个固定Agent存储的其他固定Agent所附着站点的相对方向信息；

第二通信模块若请求识别，则返回Agent类型为固定Agent，站点编号为本站点的编号；

所述移动Agent的通信协议包括响应请求和发送请求，所述响应请求为响应其他移动Agent的任务请求，当收到其他移动Agent发送的任务请求后，移动Agent调用第二任务维护模块得到本移动Agent相关的任务列表，编码后作为任务同步响应发送给发出请求的移动Agent，所述发送请求的移动Agent根据当前任务情况进行处理，其中，

移动Agent若没有当前任务，则按照如下步骤处理：

向入场Agent发送识别请求，所述入场Agent为进入本移动Agent感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent，若有应答响应则为固定Agent；

向入场Agent发送任务请求，若入场Agent为固定Agent，则返回其当前任务的信息，若入场Agent为移动Agent，则返回其任务列表；

调用任务感应模块确定有效的感应任务列表；

调用第二任务维护模块更新本移动Agent的任务列表；

调用任务分析模块决定本移动Agent的当前任务；

若当前任务不为空，则比较当前任务的起始站点与入场固定Agent的编号，若相同，则向入场固定Agent发送定位请求，请求参数为当前任务的终止站点编号，若不同，则向入场固定Agent发送定位请求，请求参数为当前任务的起始站点编号；

调用任务执行模块决定移动Agent所附着的行走机器人的后续行为；

移动Agent若携带当前任务，则按如下步骤处理：

向入场Agent发送识别请求，所述入场Agent为进入本移动Agent感知范围的其他Agent，入场Agent有可能有多个，若无应答响应则为移动Agent，若有应答响应则为固定Agent，并在应答信息中得到该固定Agent的编号；

若入场Agent为固定Agent，其中，

若移动Agent的当前任务状态为“待执行”，则比对当前任务的起始站点与入场固定Agent的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，则向其发出更新同步请求，在请求返回后比对当前任务编号，若更新前后当前任务编号未发生变化，则更新当前任务状态为“执行中”，并向其发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，若更新前后当前任务的编号发生变化，则比对新的当前任务起始站点编号与入场固定Agent编号，若不同，将新的当前任务状态置为“待执行”，向入场固定Agent发出定位请求，定位请求参数为当前任务的起始站点编号，若相同，将新的当前任务状态置为“执行中”，向入场固定Agent发出定位请求，定位请求参数为当前任务的终止站点编号，并向入场固定Agent发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent的当前任务；

若移动Agent的当前任务状态为“执行中”，则比对当前任务的终止站点与入场固定Agent的编号，若不同，则向其发出定位请求，定位请求参数为移动Agent当前任务的终止站点编号；若相同，则向其发出更新同步请求，请求返回后向入场Agent发送任务请求，得到入场固定Agent的当前任务；

若入场Agent为移动Agent，则直接向入场Agent发送任务请求，得到其任务列表，然后调用任务感应模块，确定有效的感应任务列表，调用第二任务维护模块，更新本移动Agent的任务列表，调用任务感应模块，确定有效的感应任务列表，然后调用任务执行模块，决定移动Agent所附着的行走机器人的后续行为。

2.根据权利要求1所述的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，所述第一任务维护模块对本站点产生的任务进行实时更新，具体包括：

当任务发布模块发布一个新任务时，调用第一任务维护模块将此任务加入到任务列表当中，第一任务维护模块根据选择策略选择一个任务作为当前任务，其中，当前任务后在执行完之前，当前任务不会变更，当前任务执行完成之后，会从任务列表中依策略选择一个新的任务作为当前任务，所述选择策略包括时间策略、优先级策略及混合策略，其中，所述时间策略包括：依据任务发布的时间为依据进行选择，优先级策略包括：依据任务自身的属性来进行选择，所述属性包括任务强度、起始站点和终止站点，所述混合策略包括：结合时间策略和优先级策略来进行选择，当某一行走机器人承接当前任务时，第一任务维护模块需对当前任务的任务强度进行变更，以维持任务的最新状态。

3.根据权利要求1所述的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，所述第二通信模块对其他移动Agent的通信请求响应为指任务同步响应，所述第二通信模块接收或发送的通信请求包括：查询固定Agent当前任务的任务请求、同步移动Agent任务的任务同步请求、向固定Agent查询的定位请求和识别请求。

4.根据权利要求1所述的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，所述有效感应任务列表为根据任务编号由时间戳最新的任务组成的所有入场Agent响应的任务列表，如果感应任务列表不为空，则调用第二任务维护模块更新移动Agent的任务列表，否则，继续移动Agent的所在的行走机器人的当前行为，所述当前行为包括静止和向某固定站点移动。

5.根据权利要求1所述的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，所述第二任务维护模块根据所述感应任务列表对移动Agent的任务进行实时更新，具体包括：

当任务感应模块调用第二任务维护模块时，会将有效感应任务列表作为参数传入，第二任务维护模块将有效感应任务列表与移动Agent的任务列表相比对，根据任务编号，保留时间戳最新的任务列入移动Agent的任务列表，加入到任务列表当中的任务状态为“等待”。

6.根据权利要求1所述的基于Agent的轨道机器人自组织控制系统，其特征在于，所述移动Agent在进行当前任务的更新时，根据当前任务状态的不同采用不同的处理方法，具体包括：

若当前任务的状态为“执行中”，则不更新；

若当前任务的状态为“待执行”，则依据某种选择策略从移动Agent的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；

若无当前任务，移动Agent的当前任务列表中有任务，则依据某种选择策略从移动Agent的当前任务列表中选出的一个欲执行任务；

若无当前任务，移动Agent的当前任务列表中也没有任务，则当前任务置空。

Images