(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211417396.0 (22)申请日 2022.11.14 (71)申请人 安徽大学 地址 230601 安徽省合肥市经济技 术开发 区九龙路1 11号 (72)发明人 张晓明　高士杰　姚昌瑀　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 专利代理师 张祥骞 (51)Int.Cl. G06F 9/48(2006.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种机器人集群能量补给智能调度方法 (57)摘要 本发明涉及一种机器人集群能量补给智能 调度方法， 与现有技术相比解决了能量补给时未 兼顾机器人集群作业考虑的缺陷。 本发明包括以 下步骤： 机器人集群行为状态数据库及过程算子 集合的构建； 机器人集群状态及能量补给规划方 案的监测； 上层时延LPN的自动构建； 双层协同逻 辑Petri网的构建； 机器人集群能量补给移动与 补位调度协同处理。 本发明基于双层协同逻辑 Petri网利用分层协同思想， 结合知 识图谱技术， 利用知识库对能量补给作业元行为数据和状态 数据进行全面专业的知 识表示与存储， 有效降低 了传统Petri网在解决调度问题过程中模型构建 的复杂度。 权利要求书5页 说明书12页 附图3页 CN 115454614 A 2022.12.09 CN 115454614 A 1.一种机器人集群能量补给智能调度方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 11） 机器人集群行为状态数据库及过程算子集合的构建： 收集整理机器人集群能量补 给作业元 行为数据和状态数据， 构建基础 知识库与过程算子集合； 12） 机器人集群状态及能量补给规划方案的监测： 监测机器人集群状态信息、 监听能量 补给规划方案； 13） 上层时延LPN的自动构建： 基于能量补给规划方案和基础知识库与过程算子集合， 自动构建上层基于时延LPN的机器人集群能量补给智能调度方法； 14） 双层协同逻辑Petri网的构 建： 构建下层基于DPN的队形补位调度方法， 基于上层时 延LPN中变迁 逻辑条件表达式激活下层D PN， 建立双 层协同逻辑Pet ri网； 15） 机器人集群能量补给移动与补位调度协同处理： 基于双层协同逻辑Petri网进行机 器人集群能量补给智能调度， 实现上层时延LPN与下层DPN协同作业， 能量补给移动与补位 调度并行 执行。 2.根据权利要求1所述的一种机器人集群能量补给智能调度方法， 其特征在于， 所述机 器人集群行为状态数据库及过程 算子集合的构建包括以下步骤： 21） 构建基础 知识库： 设计能量补给作业元行为的表示粒度与表示方法， 形成机器人集群能量补给作业元行 为数据， 根据机器人集群作业的个体种类与个体作业特性， 收集整理全部机器人集群能量 补给作业元行为数据和其相关联的状态数据， 设计基于 “n库所‑变迁‑m库所”扩展三元 组的 知识表示形式， 其中， n库所表示与其变迁相关联的 n个输入库所， m库所表示与其变迁相关 联的m个输出库所， 然后分别将机器人集群能量补给作业元行为数据和 其相关联的状态数 据分别表示为变迁知识和库所知识， 并对变迁知识和库所知识进行对应的知识关联， 统一 将能量补给作业数据以知识的形式进行存 储， 从而构建出基础 知识库与知识图谱； 22） 构建过程 算子集合： 通过基本过程算子组合的方式建立相对应的知识 组合模式， 设定基本过程算子包括顺 序算子‑、 循环算子@、 与算子&&、 或算子||、 同步并行算子[ ]、 同步并发算子=、 同步阻塞通 信算子$、 同步 非阻塞通信算子&， 以及由上述基本过程算子构建的频繁有限组合算子， 形成 过程算子集合。 3.根据权利要求1所述的一种机器人集群能量补给智能调度方法， 其特征在于， 所述机 器人集群 状态及能量补给规划方案的监测包括以下步骤： 31） 监测机器人集群 状态信息： 机器人集群能量补给规划系统对机器人集群在作业 区域的作业状态进行监测， 其包括 对机器人集群编队队形状态、 机器人集群内各机器人的能耗信息进行实时监控与数据获 取， 对机器人集群作业任务能耗、 机器人属性的实时状态信息进行监测记录； 32） 监听能量补给规划方案： 根据机器人集群能量补给规划系统对机器人集群作业状态各类监测数据的实时反馈， 基于时空序列预测方法利用反馈数据进行能耗数据预测计算， 然后利用任务规划与最优化 方法提供能量补给规划方案， 输出机器人集群中各机器人出发进 行能量补给的时刻及进 行 能量补给的位置， 而后通过监听能量补给规划方案对能量补给规划方案数据进行实时获取 与解析； 在获取能量补给规划方案的基础上， 将各机器人进行能量补给的任务序列作为上权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115454614 A 2层时延LPN的输入， 触发机器人集群能量补给智能调度。 4.根据权利要求1所述的一种机器人集群能量补给智能调度方法， 其特征在于， 所述上 层时延LPN的自动构建包括以下步骤： 41） 设上层时延LPN表示如下： LPN={P, T, A, M, fI(ti), fo(ti), d(ti), t(pi), w(tokeni), dt(ti)}， 其中， P是有限库所集， T是基于能量补给规划方案所抽取的有限变迁集， 设定T由普通 变迁集TC、 逻辑输入变迁集TI、 逻辑输出变迁集TO和决策变迁集TD组成； 设定决策变迁只允许在指定时刻下引发变迁， 在其它时间不发生变迁， 所有决策变迁 都为瞬时发生， 将其作为决策变迁触发原则， T=TC∪TI∪TO∪TD， A为库所与变迁之间的连接弧， A = (P×T)∪(T×P)， 令牌标识 M用向量形式表示， M中每个元素值为对应库所 具有的令牌数； fI(ti)为针对逻辑输入变迁 ti的逻辑输入条件表 达式， 对于 ∀ti ∊TI，ti表示一个逻辑输 入变迁， 其变迁的引发受 ti所有输入库所集上的逻辑输入条件表达式 fI(ti)的限制； fo(ti)为针对逻辑输出变迁 ti的逻辑输 出条件表 达式， 对于 ∀ti ∊TO，ti表示一个逻辑输 出变迁， 其变迁 ti引发后的结果受 ti所有输出库所集上的逻辑输出条件表达式 fo(ti)的限 制； d(ti)为变迁ti执行的时延估计， 设变迁 ti代表某一机器人前去进行能量补给作业， 则 其能量补给作业预计移动用时通过当前待补给的机器人 到能量补给位置 的距离计算 所得， 然后与补给机器人 到能量补给位置 的移动时间比较， 取其最大值， 然后加上能 量补给准备时间 pre(Ri)和计划能量补给时间 charge(Ri)， 其表达式如下： 其中， 和 分别表示当前待补给的机器人 到能量补给位 置 的距离和补给机器人 到能量补给位置 的距离， 和 分别表示当前待补给的 机器人 和补给机器人 的移动速度； w(tokeni)为在未到达决策变迁发生的时刻之前， 令牌在决策变迁输入库所停留的时 间； t(pi)为令牌到 达某个库所 pi的时刻， 其计算公式如下： 当令牌传递过程中不含决策变迁： 当令牌传递过程中含有k个决策变迁： dt(ti)为决策变迁 ti引发的时刻， 当其满足如下 条件时：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115454614 A 3