CN111105155B - 一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法，属于群体无人***控制技术领域；包括角色调度机制：角色为基本调度单元；使用插件描述并赋予角色不同的能力；基于插件的挂载/卸载实现不同角色的切换；角色切换机制：包括事件触发和事件处理两项内容：事件触发用于生成触发角色切换的事件；事件处理用于对所述事件进行响应；群组织管理机制：用于对所述事件响应时的群管理。相比于现有技术，本发明在操作***层面提供协同任务管理机制，解决群体无人***根据任务动态组织、动态配置、自主协同实现任务的问题，提高群体无人***智能性、自主性以及异构群体无人***组织时的便利性。
Description
技术领域
本发明属于群体无人***控制技术领域，涉及一种群体协同任务管理方法，尤其涉及一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法。
背景技术
群体智能无人***融合了群体集成智能、自主智能、有人/无人协同智能等技术，是人工智能从统计学习型阶段向适应环境型阶段发展的重要抓手，是引领未来的战略性、颠覆性技术。目前，群体智能无人***已经成为世界各国研究和竞争的新热点。我国在《新一代人工智能发展规划》中，也将群体集成智能列为重要发展方向和突破点。哈佛大学Nagpal教授设计提出了由1024个微型机器人组成的Kilobot集群机器人***，实现了去中心化、点对点、大规模、协同智能的行为和组织模式。欧盟针对多机器人***，开展了MARTHA项目，研究群体协同问题。日本Nissan公司则设立了EPORO项目，对群体无人***进行研究。
作为无人平台的重要基础软件，机器人操作***为开展无人***研究提供了重要的支撑，为提高群体无人***的任务协同管理能力和群体智能行为提供了新的思路和方式。最早由斯坦福大学提出的机器人操作***ROS(Robot Operating System)，基于发布/订阅的通信方式，实现了分布计算***，有效支持了分布、异构无人平台的开发。面向群体无人***，针对群体无人***资源管理和行为管理的特点，我们开发了群体智能机器人操作***micROS，实现了基于“角色”的控制抽象及其软件框架。micROS的角色(actor)是指机器人完成给定任务的一次执行的行为，也是micROS的基本调度单元，不同的角色绑定不同的插件组，运行不同的算法，实现不同的功能。
在针对不同的群体协同任务时，群体无人***在时空维度上，需要根据本体状态和外部环境的变化，扮演不同的角色，进行不同粒度的协同。目前的任务管理方法中，主要针对特定的单个无人***或集群、特定的应用进行垂直编程开发，在异构群体动态组织、群体任务动态配置、群体自主协同等方面缺乏灵活有效支撑，因此，需要设计适合群体无人***进行高效协同任务管理的方法和机制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，针对群体无人***在异构群体动态组织、群体任务动态配置、群体自主协同等方面缺乏灵活有效支撑的需求，提供一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法，在操作***层面提供协同任务管理机制，解决群体无人***根据任务动态组织、动态配置、自主协同实现任务的问题，提高群体无人***智能性、自主性、以及异构群体无人***组织时的便利性。
本发明的思想是基于“角色”的控制抽象，以角色(Actor)为群体智能操作***的核心概念，将角色框架作为群体智能操作***进行无人***智能行为管理的基础。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法，包括以下内容：
A.角色调度机制：
角色为基本调度单元；
使用插件描述并赋予角色不同的能力；
基于插件的挂载/卸载实现不同角色的切换；
作为优选，所述角色调度机制提供角色扮演、激活、休眠和切换的功能调度接口；
角色扮演用于实现角色对应插件的加载；
角色休眠用于实现角色对应插件的安全暂停和数据的安全保护，使角色从运行状态进入休眠(阻塞)状态；
角色激活用于实现对休眠角色对应插件的重新唤醒，使其由休眠(阻塞)状态进入运行状态；
角色切换用于实现前角色的休眠和新角色对应插件的加载；
B.角色切换机制：
包括事件触发和事件处理两项内容：
事件触发用于生成触发角色切换的事件；
作为优选，所述生成触发角色切换的事件为根据角色对周边物体和外部环境的观察和感知、以及对自身状态信息的监控，做出相应的决策和行动，生成相应的事件消息以通过事件处理触发相应的角色切换。
作为优选，所述事件具有优先级。
事件处理用于对所述事件进行响应；
作为优选，所述方法还包括失效处理用于单体在与***失联情况下的反应。
C.群组织管理机制：用于对所述事件响应时的群管理。
作为优选，为提高群体无人***执行任务时的同步性，增强任务管理能力，所述方法还包括同步角色切换机制：用于多个角色的同步角色切换。
作为优选，通过设置状态同步字barrierKey实现所述多个角色的同步角色切换。
作为优选，为提高群体无人***协同任务管理的灵活性，增强任务管理能力，所述方法还包括分支与聚合机制：用于同步执行任务的群体裂变为多个子群体执行多个子任务，在子任务执行结束后重新聚合继续任务的执行。
作为优选，为提高群体无人***协同任务管理的灵活性，提高无人***的人为管理能力，所述方法还包括外部任命机制：用于提供外界对所述群体无人***发送指令实现人为干预。
作为优选，所述发送指令通过生成所述事件实现且所述事件具有最高优先级。
有益效果
本发明方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)基于角色的控制抽象，完成角色与无人平台的解耦，将角色与机器人算法模块相结合，实现了角色资源到角色能力的转换。不同角色在OODA循环的各个环节中，需要不同的资源，采取不同的算法，最终形成不同的能力，角色的设计体现了无人***适应环境的能力。
(2)角色调度机制，使用插件描述并赋予角色不同的算法和能力，基于插件的挂载/卸载机制，提供无人群体内角色调度的相关接口，包括无人***的角色扮演、角色激活、角色休眠和角色切换等，支持对角色的生命周期管理，为无人***复杂群体行为的管理和调度提供支撑。
(3)角色切换机制，考虑任务需求、资源约束、外部环境、自身状态等信息，设计提供了事件触发和事件处理机制，用事件消息触发角色切换，催动以OODA循环为模型的任务执行，为群体无人***群体的任务协同的提供了保证。
(4)群组织管理机制，通过设置状态同步字，提供了群内多个无人平台由同一个角色向不同角色同步切换的能力，或群内多个无人平台由不同角色向同一角色同步切换的能力。在任务层面上，实现了对群角色和群任务流程中的转换条件和同步要求进行了强约束，保证了群体无人***协同管理的高效性与鲁棒性。
(5)群组织管理机制，提供了基于事件触发的分支与聚合功能，面向高复杂、高动态、高不确定的群体任务，可以支持群体无人***在群体协同任务流程中，进行有效的群裂变与聚合的协同任务管理，提高群体智能行为组织的便利性。
(6)群组织管理机制，为用户提供了外部任命机制，在群体无人***任务执行中，可以由用户直接向群体无人***发送相应指令，强制进行角色切换，实现了用户对于群体无人***的协同干预，为有人/无人***自主任务协同提供了相关接口。
附图说明
图1为本发明基于角色的群体无人***协同任务管理方法的框架结构示意图；
图2为本发明方法的基于barrierKey的角色同步切换示意图；
图3为本发明方法的群体角色分支与聚合示意图；
图4为本发明方法的角色外部任命示意图；
图5为本发明方法的群体无人***某群体任务执行流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
为了使本申请实例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实例可以相互结合。
本文中所述无人平台，适用于无人机、机器人、扫地机、无人驾驶汽车等任何能自动运行任务的人造机器设备。
实施例1
一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法，如图1所示，包括以下内容；
A.角色调度机制：
群体智能机器人操作***中，以“自主观察与群体感知、自主判断与群体认知、自主决定与群体博弈、自主行动与群体动力”这4个科学问题为牵引，面向OODA循环的“观察(observe)、判断(orient)、决定(decide)、行动(act)”4个环节，设计了观察总线、判断总线、决定总线、行动总线，同时提出了角色(Actor)的概念，实现了角色的功能。“角色”被抽象为：机器人完成给定任务的一次执行行为，是群体智能操作***的核心概念，将角色的理念运用到群体无人***控制抽象中，形成的“角色”框架，已经成为群体智能操作***进行无人***智能行为管理的基础。
针对角色这一基本调度单元，本发明提供的基于角色的群体无人***协同任务管理方法，实现了角色调度机制。该调度机制使用插件描述并赋予角色不同的算法和能力，不同的插件根据功能分别属于不同的总线(观察、判断、决定、行动)，基于总线下不同插件的挂载/卸载，提供了无人群体内角色调度的相关接口，包括无人***角色扮演、角色激活、角色休眠和角色切换等功能调度接口，可以说基于角色插件的挂载/卸载机制是角色调度的基础。角色调度机制，支持对角色的生命周期管理，为无人***复杂群体行为的管理和调度提供支撑。
角色扮演用于实现角色对应插件组的加载，完成角色与机器人、传感器等硬件的绑定，实现资源分配和算法赋能；
角色休眠用于实现角色对应插件组的安全暂停和数据的安全保护，使角色从运行状态进入休眠(阻塞)状态；
角色激活用于实现对休眠角色对应插件组的重新唤醒，使其由休眠(阻塞)状态进入运行状态，等待群体智能机器人操作***micROS调度；
角色切换用于实现前角色的休眠和新角色对应插件组的加载，完成新角色与机器人、传感器等硬件的重新绑定，实现资源的重分配和算法的重新赋能。
通过上述将插件按功能分类，使其分属于不同总线的设计可以极大提高插件的可重用性，以及由不同总线上插件组合得到的角色范围。
当然，对于面向OODA四个环节的插件可以采用上述一组插件实现的方式，也可以采用将四个环节功能置于一个插件的方式实现，或者采用非面向OODA四个环节功能的方式，如一个角色完整功能的定义：扫地、擦窗等。所述插件的加载可采用启用对应插件的线程组的方式实现。所述插件的卸载可以采用结束对应插件的线程组的方式实现。
B.角色切换机制：
包括事件触发和事件处理两项内容：
事件触发用于生成触发角色切换的事件；如角色A to角色B事件。
所述生成触发角色切换的事件可以是角色根据对周边物体和外部环境的观察和感知(如视觉、触觉、电磁等)、以及对自身状态信息的监控(如位置、电量、传感器状态等)，做出相应的决策和行动，生成相应的事件消息，以通过事件处理触发相应的角色切换。
所述事件可以具有不同优先级，正如人类所处理的事情需要区分重要程度一样，以使无人***可以支持先响应和处理优先级高的触发事件。
事件处理用于对所述触发事件进行响应。
群体智能机器人操作***(群体无人***)根据接收到的触发事件，通过对其按优先级进行处理，基于前述的角色调度机制，实现角色的调度，从而催动以OODA循环为模型的任务执行。其中，单一角色可以响应多种类型的触发事件，以支持单一角色向不同角色的切换。
C.群组织管理机制：用于对所述事件响应时的群管理。
较优的，所述方法还包括失效处理，用于单体在与***失联情况下的反应，以确保任务执行的鲁棒性。对于群体无人***，事件消息在群内是共享的，多个单体均对事件进行响应，为保证任务执行的有序性，通过群组织管理机制实现。如对于5架A角色切换到B角色的事件，现有10架符合转换条件的A角色申请转换为B角色完成任务，通过群组织管理实现具体选定哪5架A角色无人***进行切换执行B角色任务，如投票机制、先到先得机制等。
场景1：群内共有100个机器人，其中30个机器人作为A角色正在执行S任务，50个机器人作为B角色正在执行R任务，20个机器人作为C角色正在执行Y任务，现1个B角色发现目标，按照上述角色切换机制，根据所发现的目标判断需要20个A角色转换为D角色执行F任务，遂触发20个A toD事件，群内100个机器人均收到该事件并对其进行处理，30个A角色机器人均报名转换为D角色执行F任务，此时，通过上述群组织管理机制对报名的A角色机器人进行选择，最后选中其中20个机器人进行A toD角色的转换，被选中的机器人通过上述角色调度机制使用角色切换调用接口完成切换到D角色并执行F任务。在选中的20个机器人中如果有19个机器人在预设时间内顺利完成了角色切换，但有1个机器人K没有完成且与群内其它机器人失联，则群组织管理机制将从其余10个报名进行角色切换的机器人中再选出1个，新选出的机器人同上通过角色切换调用接口完成A到D角色的切换。机器人K执行失效处理，按照预设的处理流程执行下述内容：或者停止角色切换，依然作为角色A执行S任务；或者强制切换到角色D，执行F任务；或者转换到预定义的失效情况下的角色L，执行M任务，如返回大本营。
综上，角色是群体无人***的基本调度单元，不同的角色绑定不同的插件组，运行不同的算法，实现不同的功能。通过角色调度机制，基于不同插件的挂载/卸载，提供了无人群体内角色调度的相关接口，包括无人***角色扮演(绑定)、角色激活、角色休眠和角色切换等功能调度接口。通过角色切换机制：事件触发和事件处理，使角色能够根据外部环境和自身状态等因素的变化生成触发事件，***通过对生成的触发事件进行响应和处理，基于角色调度机制，实现不同角色间的切换，从而催动以OODA循环为模型的任务执行。通过角色群组织管理机制，实现了群体无人***的有序自治。因此，本发明通过将上述角色调度机制、角色切换机制和角色群组织管理机制有机结合即可实现群体智能。
实施例2
为提高群体无人***执行任务时的同步性，增强任务管理能力，实施例1所述方法还可以包括同步角色切换机制：用于多个角色的同步角色切换。同步角色切换机制可实现群内多个无人***由一个角色向另一个角色同步切换的功能，以及群内多个无人***由不同角色向另一个角色同步切换的功能，在任务层面，对群角色和群体协同任务流程中的转换条件和同步要求进行强约束，保证了群体无人***协同管理的高效性与鲁棒性。
用于实现同步的方式很多，比如互斥量、信号量、临界区。对于本例，通过设置状态同步字barrierKey，实现多个不同角色的同步切换。barrierKey为状态同步字，作为群体无人***的全局同步标识，支持多个相同角色和不同角色的同步，取值范围为1-63，按需设置，当多个切换事件设置了相同的同步字时，若角色产生该切换事件，群体智能机器人操作***会在同步点等待，直到确认指定数目的角色均产生切换事件后，各对应机器人才继续执行相应的状态转移操作。若同步等待超时，***如果设置了失效处理方式，则进行失效处理；否则，不进行任何角色调度。
参见图2，图2为基于barrierKey的角色同步切换场景示意图。假设群体无人***由10架无人机构成，5架扮演A角色，2架扮演B角色，3架扮演C角色，一段时间后，根据任务需要或外部环境，这10架无人机需同步变换为5架D角色和5架E角色。***会接收到来自群体内部角色或地面站发出的AtoD、BtoE、CtoE三个触发事件，这三个触发事件的状态同步字barrierKey都为5，在对这三个触发事件进行处理的过程中，通过上述群组织管理机制，会根据barrierKey设置同步点，在接收到其中一个触发事件后(假设先收到AtoD事件)，继续等待所有具有相同barrierKey的其它触发事件(BtoE和CtoE事件)，直至接收到所有的触发事件，即接收到所有无人机均到达同步点的消息后，才基于角色调度机制，执行A角色到D角色(5架)、B角色到E角色(2架)、C角色到E角色(3架)的同步切换。
实施例3
为提高群体无人***协同任务管理的灵活性，增强任务管理能力，实施例1所述方法还包括分支与聚合机制：用于同步执行任务的群体裂变为多个子群体执行多个子任务，在子任务执行结束后重新聚合继续任务的执行。当群体进行分支，裂变为多个子群体时，***会根据子群体中各个成员的状态进行群体管理，以进行群体任务协同。
如图3所示，图3为群体角色分支与聚合场景示意图。以群体无人***执行某群体协同任务为例，15架无人机扮演A角色，组成编队进行飞行，当发现目标时，触发相应事件并对事件处理，进行同步分支切换，实现群体的裂变，2架无人机由A角色切换为B角色，8架无人机由A角色切换为C角色，群体***成5架A角色的无人机编队、2架B角色的无人机编队和8架C角色的无人机编队。与此同时，分支与聚合机制会对两个新的编队进行群组织管理，根据群体中各个成员的状态进行投票选举，选出每个编队各自新的Leader，以进行群体任务协同。一段时间后，2架B角色和8架C角色的无人机结束任务执行，基于同步切换机制，重新切换成为A角色，聚合融入原有群体。此基于事件触发的分支与聚合机制，可以支持群体无人***在群体协同任务流程中，进行有效的群裂变与聚合，提高群体组织结构管理的便利性。
实施例4
为提高群体无人***协同任务管理的灵活性，提高无人***的人为管理能力，实施例1所述方法还包括外部任命机制：用于提供外界对所述群体无人***发送指令实现人为干预。有人***与无人***之间，在观察(observe)、判断(orient)、决定(decide)、行动(act)4个环节，既进行独立自主的行为管理，又通过自发平等的方式进行交互，实现群体智能。群体无人***接收用户的外部指令，综合运用触发事件优先级列表、角色强制启停、数据有效存储等方法，完成角色的安全强制切换或其它操作，实现了用户对于群体无人***的协同干预，为有人/无人***自主任务协同提供了相关接口。
较优的，所述发送指令通过生成所述事件实现且所述事件具有最高优先级，***优先处理用户发来的事件指令，并对运行角色的相关数据进行及时备份、销毁资源和释放内存，进行群体任务协同管理。
参见图4，图4为外部任命场景示意图。15架无人机扮演A角色执行任务，外部用户根据任务需要，向群体无人机发送群体返航的外部任命事件，安装在每架无人机上的群体智能机器人操作***收到触发事件，根据事件优先级，保存当前A角色的相关数据，同步切换到E角色，实现群体返航。
实施例5
图5给出了群体无人***某群体任务执行的完整流程图。任务开始之初，***内所有无人平台通过角色调度机制首先实现了15架无人机的S角色扮演，在S角色任务的执行过程中产生了角色迁移事件，在事件的处理过程中，基于角色调度机制的角色切换接口，15架无人机由S角色切换为A角色。当在外界环境变化(如某A角色发现某目标)等因素作用下，生成了分支触发事件，即15个A角色***为5个A角色、2个B角色和8个C角色事件，基于群组织管理机制，各无人平台通过对该事件的处理，基于角色调度机制完成自身角色的切换。此时，***层面展示为5个A角色、2个B角色和8个C角色在分别执行A角色子群、B角色子群和C角色子群任务，各子任务执行结束后，产生聚合事件；随后，5个A角色、2个B角色和8个C角色通过处理聚合触发事件，在群组织管理机制和同步角色切换机制支持下，2个B角色和8个C角色实现了向A角色的同步切换，如先通过角色调度机制的角色切换接口完成角色切换，如CtoA，然后通过角色休眠接口使角色挂起，在所有角色均到达同步点后，通过角色激活接口唤醒角色运行从而继续执行A角色群体任务。最后用户紧急发送外部任务指令，A角色收到外部的群体返航触发事件(拥有最高优先级)，通过对该事件的处理，通过角色切换使A角色切换为E角色执行返航任务，随后任务结束。
本领域技术人员知道，上述实施例只是给出了不同场景下的优选实施方式而已，不限于此，不同实施例的内容可以进行各种不同组合，以实现更多群体复杂任务。
综上所述，本发明微观上基于由插件定义的角色功能的实现，宏观上表现为群体任务的执行，且通过插件的运行所产生的事件作为牵引，触发基于事件的角色切换，宏观上表现出基于外部环境变化或内部状态变化导致的任务变更执行，使***整体上表现为可针对外部环境自治调整适应的智能群体，加之同步角色切换、分支与聚合、外部任命机制，使***提高了针对复杂任务进行处理的能力，从而解决群体无人***根据任务动态组织、动态配置、自主协同实现任务的问题，提高群体无人***智能性、自主性、以及异构群体无人***组织时的便利性。所述异构群体可表现群体内存在不同类型的无人平台，如地面障碍清除机、多旋翼无人机、固定翼无人机、物流机器人等等，不同类型的无人平台可通过加载不同插件完成不同角色任务，以及通过对不同事件的处理实现不同角色的切换。
当然，本领域技术人员知道，上述三项机制的划分只是一种逻辑划分而已，任何一种方法或***只要包含上述三项机制的所有功能，即使逻辑划分不同，也应视为落入本发明的保护范围。
为了说明本发明的内容及实施方法，本说明书给出了上述具体实施例。但是，本领域技术人员应理解，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于角色的群体无人***协同任务管理方法，其特征在于，包括以下内容：
A．角色调度机制：
角色为基本调度单元；
使用插件描述并赋予角色不同的能力；
基于插件的挂载/卸载实现不同角色的切换；
提供无人群体内角色调度的相关接口；
B．角色切换机制：
包括事件触发和事件处理两项内容：事件触发用于生成触发角色切换的事件；事件处理用于对所述事件进行响应；
C.群组织管理机制：用于对所述事件响应时的群管理；
包括同步角色切换机制：用于多个角色的同步角色切换；通过设置状态同步字实现所述多个角色的同步角色切换；
和分支与聚合机制：用于同步执行任务的群体裂变为多个子群体执行多个子任务，在子任务执行结束后重新聚合继续任务的执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关接口包括角色扮演、激活、休眠和切换；
角色扮演用于实现角色对应插件的加载；
角色休眠用于实现角色对应插件的安全暂停和数据的安全保护，使角色从运行状态进入休眠状态；
角色激活用于实现对休眠角色对应插件的重新唤醒，使其由休眠状态进入运行状态；
角色切换用于实现前角色的休眠和新角色对应插件的加载。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成触发角色切换的事件为根据角色对周边物体和外部环境的观察和感知、以及对自身状态信息的监控，做出相应的决策和行动，生成相应的事件消息以通过事件处理触发相应的角色切换。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述事件具有优先级。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括失效处理用于单体在与***失联情况下的反应。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括外部任命机制：用于提供外界对所述群体无人***发送指令实现人为干预。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发送指令通过生成所述事件实现且所述事件具有最高优先级。
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 可持续自主学***行学习架构;戴华东 等;《计算机研究与发展》;20181221;第52-56页 * |
| 多机器人***任务分配及编队控制研究;柳林;《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20071115;第93-109页 * |
| 徐丙立 等.使用角色构建虚拟地理环境群体协同方法.《武汉大学学报.信息科学版》.2018,第43卷(第10期),第1580-1586. * |
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