Task allocation is an important problem for robot swarms to solve, allowing agents to reduce task completion time by performing tasks in a distributed fashion. Existing task allocation algorithms often assume prior knowledge of task location and demand or fail to consider the effects of the geometric distribution of tasks on the completion time and communication cost of the algorithms. In this paper, we examine an environment where agents must explore and discover tasks with positive demand and successfully assign themselves to complete all such tasks. We first provide a new discrete general model for modeling swarms. Operating within this theoretical framework, we propose two new task allocation algorithms for initially unknown environments -- one based on N-site selection and the other on virtual pheromones. We analyze each algorithm separately and also evaluate the effectiveness of the two algorithms in dense vs. sparse task distributions. Compared to the Levy walk, which has been theorized to be optimal for foraging, our virtual pheromone inspired algorithm is much faster in sparse to medium task densities but is communication and agent intensive. Our site selection inspired algorithm also outperforms Levy walk in sparse task densities and is a less resource-intensive option than our virtual pheromone algorithm for this case. Because the performance of both algorithms relative to random walk is dependent on task density, our results shed light on how task density is important in choosing a task allocation algorithm in initially unknown environments.


翻译:任务分配是机器人群要解决的一个重要问题, 使代理商能够通过以分布式方式执行任务来减少任务完成时间。 现有的任务分配算法通常会事先掌握任务位置和需求的知识, 或者没有考虑任务几何分布对算法完成时间和通信成本的影响。 在本文件中, 我们检查一个代理商必须探索和发现任务并具有积极需求并成功指定自己完成所有这些任务的环境。 我们首先为模拟群集提供一个新的离散通用模型。 在这个理论框架内运作, 我们为最初未知的环境提议两种新的任务分配算法 -- -- 一种基于 N 地点选择,另一种基于虚拟球质。 我们分别分析每种算法, 并且评估两种算法对任务完成时间和算法的完成时间和通信成本分配的影响。 与Levy行走方式相比, 我们的虚拟球质激发的算法在低到中等任务密度, 但是在通信和代理商的密集度范围内操作。 我们的网站选择的算法也超越了Levy在 任务密度密度密度行走的行走轨方式中行走方式, 我们的行情速度选择的路径速度速度速度比 的逻辑都不那么复杂, 。

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