Task allocation is an important problem for robot swarms to solve, allowing agents to use 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 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, 使代理商能够使用分散方式执行任务, 减少任务完成时间。 现有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任务完成时间和算法通信成本的影响。 在本文中, 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。 我们为最初未知的环境建议了两种新的任务分配算法 -- -- 一种基于N站点选择,另一种基于虚拟光素。 我们分别分析每一种算法, 并且还评估两种计算法在密集和稀少任务分布中的有效性。 与Levy行走法相比, 我们的虚拟球运算法在最初的密度任务中选择了一种不为人所熟悉的路径, 因为在未知的密度任务中, 运行一种不为人所熟悉的算法, 也就是在不为密度任务选择一种不为人所难的路径上, 选择一种不为人知的路径的逻辑环境的路径。

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