在这项工作中，我们考虑了多代理拾取和交付（MAPD）问题，在该问题中，代理商不断参与新任务，并需要计划无碰撞的路径以执行它们。要执行任务，代理需要访问由接送位置和交货位置组成的两对目标位置。我们提出了两种算法的变体，该变体使用Anytime Algorithm大型邻域搜索（LNS）为每个代理分配一系列任务，并使用多代理路径查找（MAPF）基于算法优先级搜索（PBS）计划路径。 LNS-PBS已完善，用于良好的MAPD实例，MAPD实例的现实子类，并且比现有完整的MAPD算法中央更有效。 LNS-WPBS没有提供完整的保证，但在经验上比LNS-PBS更高效和稳定。它扩展到大型仓库中数千名代理商和数千个任务，并且在经验上比现有的可伸缩MAPD算法HBH+MLA*更有效。 LNS-PBS和LNS-WPB也适用于MAPD的更一般变体，即多目标MAPD（MG-MAPD）问题，其中任务可以具有不同数量的目标位置。

我们从理论和算法的观点正式化和研究多目标任务分配和路径发现（MG-TAPF）问题。MG-TAPF问题是要计算到代理的任务分配，每个任务都由一系列目标位置组成，并为代理的无碰撞路径组成，这些代理商访问其分配任务的所有目标位置。从理论上讲，我们证明MG-TAPF问题是最佳解决的NP问题。我们提出算法，这些算法基于用于多代理路径的算法技术，发现问题并最佳地解决MG-TAPF问题。我们通过实验将这些算法在各种不同的基准域上进行比较。

在多代理路径查找（MAPF）问题中，一组在图表上移动的代理必须达到其自身各自的目的地，而无需间间冲突。在实用的MAPF应用中，如自动仓库导航，偶尔有数百个或更多代理商，MAPF必须在终身基础上迭代地解决。这种情景排除了离线计算密集型最佳方法的简单调整;因此，可扩展的子最优算法用于此类设置。理想的可扩展算法适用于可预测计算时间的迭代方案和输出合理的解决方案。对于上述目的，在本研究中，提出了一种具有回溯（PIBT）的优先级继承的新型算法以迭代地解决MAPF。 PIBT依赖于适应性优先级方案，专注于多个代理的相邻运动;因此它可以应用于若干域。我们证明，无论其数量如何，当环境是图形时，所有代理都保证在有限的时间内达到目的地，使得所有相邻节点属于一个简单的周期（例如，双绞线）。实验结果涵盖了各种场景，包括真正的机器人演示，揭示了所提出的方法的好处。即使用数百种代理商，PIBT也会立即产生可接受的解决方案，可以解决其他事实上MAPF方法的大型情况。此外，PIBT在运行时和解决方案质量的自动化仓库中的传送包中的迭代方案上占据了现有方法。

审查多个机器人的无碰撞路径的目的对于现实世界多机器人系统很重要，并且已被研究为在图形上的优化问题，称为多代理路径查找（MAPF）。这篇评论调查了不同类别的经典和最先进的MAPF算法，并进行了不同的研究尝试，以应对将MAPF技术推广到现实世界情景的挑战。最新的发现解决MAPF问题是在计算上具有挑战性的。最近的进步导致了MAPF算法，该算法可以在运行时计算数百个机器人和数千个导航任务的无碰撞路径。 MAPF的许多变体已被正式化，以使MAPF技术适应不同的现实需求，例如机器人运动学的考虑，实时系统的在线优化以及任务分配和路径计划的集成。用于MAPF问题的摘要算法技术已经解决了多个多机器人应用程序的重要方面，包括自动仓库履行和分类，自动化火车调度以及非独立机器人和四轮驱动器的导航。这展示了它们在大型多机器人系统的现实应用中的潜力。

传统的多代理路径规划者通常在优化单个物镜的同时计算路径的集合，例如路径长度。然而，许多应用可能需要多个目标，例如在规划期间同时优化的燃料消耗和完井时间，并且这些标准可能无法容易地进行比较，有时彼此竞争。天真地应用现有的多目标搜索算法，例如多目标A *（MoA *），以多代理路径查找可能被证明是效率低，作为可能的解决方案的空间的大小，即帕累托最优集合，可以用代理的数量（搜索空间的维度）指数增长。本文介绍了一种名为基于多目标冲突的搜索（Mo-CBS）的方法，该方法通过利用基于冲突的搜索（CBS），是单目标多代理的公知算法来绕过这种所谓的维度诅咒路径发现，以及多目标优化文献的优势原则。我们还开发了MO-CBS的几种变体，以进一步提高其性能。我们证明了MO-CBS及其变体能够计算整个帕累托最优集合。数值结果表明，Mo-CBS优于MoA *以及妈妈*，最近开发的最先进的多目标多功能策划员。

Multi-agent path finding (MAPF) is a task of finding non-conflicting paths connecting agents' specified initial and goal positions in a shared environment. We focus on compilation-based solvers in which the MAPF problem is expressed in a different well established formalism such as mixed-integer linear programming (MILP), Boolean satisfiability (SAT), or constraint programming (CP). As the target solvers for these formalisms act as black-boxes it is challenging to integrate MAPF specific heuristics in the MAPF compilation-based solvers. We show in this work how the build a MAPF encoding for the target SAT solver in which domain specific heuristic knowledge is reflected. The heuristic knowledge is transferred to the SAT solver by selecting candidate paths for each agent and by constructing the encoding only for these candidate paths instead of constructing the encoding for all possible paths for an agent. The conducted experiments show that heuristically guided compilation outperforms the vanilla variants of the SAT-based MAPF solver.

在以并发方式解决团队范围的任务时，多机构系统可能非常有效。但是，如果没有正确的同步，则很难保证合并行为的正确性，例如遵循子任务的特定顺序或同时进行协作。这项工作解决了在复杂的全球任务下，将最低时间的任务计划问题称为线性时间逻辑（LTL）公式。这些任务包括独立本地动作和直接子团队合作的时间和空间要求。提出的解决方案是一种随时随地的算法，结合了对任务分解的基础任务自动机的部分顺序分析，以及用于任务分配的分支和绑定（BNB）搜索方法。提供最小的完成时间的合理性，完整性和最佳性分析。还表明，在搜索范围内持续在时间预算之内，可以迅速达成可行且近乎最佳的解决方案。此外，为了处理在线执行期间任务持续时间和代理失败的波动，提出了适应算法来同步执行状态并动态地重新分配未完成的子任务以保持正确性和最佳性。两种算法通过数值模拟和硬件实验在大规模系统上进行了严格的验证，该算法对几个强基地进行了验证。

多机器人运动计划（MRMP）是在运动动力学约束下针对在环境中作用的多个机器人的非缩进轨迹的基本问题。由于其复杂性，现有算法要么利用简化的假设或不完整。这项工作引入了基于动力学冲突的搜索（K-CB），这是一种分散的（分离）MRMP算法，是一般，可扩展性和概率完成的。该算法从成功的解决方案到MRMP的离散类似物（被称为多试路径查找（MAPF））具有灵感。具体来说，我们将基于冲突的搜索（CBS）（一种流行的分散MAPF算法）调整为MRMP设置。这种适应的新颖性是我们直接在连续领域工作，而无需离散化。特别是，动力动力学的约束在本地进行治疗。 K-CBS计划使用低级规划师分别为每个机器人计划，并通过定义单个机器人的约束来解决机器人之间的冲突树以解决机器人之间的碰撞。低水平的计划者可以是用于运动动力学机器人的任何基于采样的树搜索算法，从而将单个机器人的现有计划者提升为多机器人设置。我们表明，K-CBS继承了低级计划者的（概率）完整性。我们说明了在几个案例研究和基准测试中K-CB的一般性和性能。

疏散计划是灾难管理的关键部分，其目标是将人员搬迁到安全和减少伤亡。每个疏散计划都有两个基本组件：路由和调度。但是，这两个组件与目标的联合优化，例如最大程度地减少平均疏散时间或疏散完成时间，这是一个计算问题上的问题。为了解决它，我们提出了MIP-LNS，这是一种可扩展的优化方法，将启发式搜索与数学优化结合在一起，并可以优化各种目标函数。我们使用来自德克萨斯州休斯敦的哈里斯县的现实世界道路网络和人口数据，并应用MIP-LNS来查找该地区的疏散路线和时间表。我们表明，在给定的时间限制内，我们提出的方法在平均疏散时间，疏散完成时间和解决方案的最佳保证方面找到了比现有方法更好的解决方案。我们在研究区域进行基于代理的疏散模拟，以证明解决方案的功效和鲁棒性。我们表明，即使撤离人员在一定程度上偏离了建议的时间表，我们的规定疏散计划仍然有效。我们还研究了疏散计划如何受到道路故障的影响。我们的结果表明，MIP-LN可以使用有关道路估计截止日期的信息，以成功，方便地撤离更多人，以提出更好的疏散计划。

Path planning in the multi-robot system refers to calculating a set of actions for each robot, which will move each robot to its goal without conflicting with other robots. Lately, the research topic has received significant attention for its extensive applications, such as airport ground, drone swarms, and automatic warehouses. Despite these available research results, most of the existing investigations are concerned with the cases of robots with a fixed movement speed without considering uncertainty. Therefore, in this work, we study the problem of path-planning in the multi-robot automatic warehouse context, which considers the time-varying and uncertain robots' movement speed. Specifically, the path-planning module searches a path with as few conflicts as possible for a single agent by calculating traffic cost based on customarily distributed conflict probability and combining it with the classic A* algorithm. However, this probability-based method cannot eliminate all conflicts, and speed's uncertainty will constantly cause new conflicts. As a supplement, we propose the other two modules. The conflict detection and re-planning module chooses objects requiring re-planning paths from the agents involved in different types of conflicts periodically by our designed rules. Also, at each step, the scheduling module fills up the agent's preserved queue and decides who has a higher priority when the same element is assigned to two agents simultaneously. Finally, we compare the proposed algorithm with other algorithms from academia and industry, and the results show that the proposed method is validated as the best performance.

我们为仓库环境中的移动机器人提供基于新颖的强化学习（RL）任务分配和分散的导航算法。我们的方法是针对各种机器人执行各种接送和交付任务的场景而设计的。我们考虑了联合分散任务分配和导航的问题，并提出了解决该问题的两层方法。在更高级别，我们通过根据马尔可夫决策过程制定任务并选择适当的奖励来最大程度地减少总旅行延迟（TTD）来解决任务分配。在较低级别，我们使用基于ORCA的分散导航方案，使每个机器人能够独立执行这些任务，并避免与其他机器人和动态障碍物发生碰撞。我们通过定义较高级别的奖励作为低级导航算法的反馈来结合这些下层和上层。我们在复杂的仓库布局中进行了广泛的评估，并具有大量代理商，并根据近视拾取距离距离最小化和基于遗憾的任务选择，突出了对最先进算法的好处。我们观察到任务完成时间的改善高达14％，并且在计算机器人的无碰撞轨迹方面提高了40％。

多试路径查找（MAPF）是人工智能中的一个活跃领域，它具有许多真实的应用程序，例如仓库管理，交通控制，机器人技术等。最近，M*及其变体大大提高了解决该问题的能力MAPF问题。尽管在这些方法中使用的优异扩展显着降低了关节搜索空间的维度并降低了分支因子，但它们并不能充分利用每个代理的最佳路径的可能性非唯一性。结果，碰撞集的更新可能会带来大量冗余计算。在本文中，旁路的想法被引入细分扩展中，以减少冗余计算。具体而言，我们提出了BPM*算法，该算法是M*中旁路的细分扩展的实现。在实验中，我们表明BPM*在解决几个MAPF基准问题方面胜过最先进的问题。

基于冲突的搜索（CBS）是一种广泛使用的算法，用于最佳地求解多代理探路（MAPF）问题。 CBS的核心思想是运行层次搜索，当在高级别的解决方案树上探索候选者的树时，在低级别上进行了针对特定代理的个人计划（受某些约束）进行。为了使运行时间的权衡取得最佳性，设计了有限的子最佳CB的不同变体，这改变了CBS的高级和低级搜索程序。此外，CBS的任何时间变体都存在将焦点搜索（FS）应用于CBS的高级搜索 - 任何时间BCB。然而，当我们简单地重新启动cbs的cbs与较低的亚XB绑定时，没有对这种算法的性能的全面分析。这项工作旨在填补这一空白。此外，我们介绍并评估了另一个在CBS上使用FS的CBS的随时随地。从经验上讲，我们证明其行为主要与任何时间BCB所证明的行为不同。最后，我们比较这两种算法从头开始，并表明在两个级别的CBS上使用焦点搜索在广泛的设置中可能是有益的。

我们提出了一种基于新颖的增强学习算法，用于仓库环境中的多机器人任务分配问题。我们将其作为马尔可夫的决策过程提出，并通过一种新颖的深度多代理强化学习方法（称为RTAW）解决了启发性的政策体系结构。因此，我们提出的策略网络使用独立于机器人/任务数量的全局嵌入。我们利用近端政策优化算法进行培训，并使用精心设计的奖励来获得融合的政策。融合的政策确保了不同机器人之间的合作，以最大程度地减少总旅行延迟（TTD），这最终改善了Makepan的大型任务列表。在我们的广泛实验中，我们将RTAW算法的性能与最先进的方法进行了比较，例如近视皮卡最小化（Greedy）和基于遗憾的基于不同导航方案的基线。在TTD中，我们在TTD中显示了最高14％（25-1000秒）的情况，这些方案具有数百或数千个任务，用于不同挑战性的仓库布局和任务生成方案。我们还通过在模拟中显示高达$ 1000 $的机器人的性能来证明我们的方法的可扩展性。

在本文中，我们考虑了在具有多个自动机器人的系统中分配人类操作员协助的问题。每个机器人都需要完成独立任务，每个任务定义为一系列任务。在执行任务时，机器人可以自主操作，也可以由人类操作员远程执行，以更快地完成任务。我们表明，创建详细时间表的问题使系统的制造量最小化是NP-HARD。我们将问题提出为混合整数线性程序，可用于最佳地解决小到中等大小的问题实例。我们还开发了一种随时随地的算法，该算法利用问题结构来提供对操作员调度问题的快速和高质量解决方案，即使对于更大的问题实例也是如此。我们的关键见解是在贪婪创建的时间表中识别阻止任务，并迭代地删除这些块以提高解决方案的质量。通过数值模拟，我们证明了所提出的算法的好处是一种高于其他贪婪方法的有效且可扩展的方法。

本文为多代理系统开发了一个随机编程框架，在该系统中，任务分解，分配和调度问题同时被优化。该框架可以应用于具有分布式子任务的异质移动机器人团队。例子包括大流行机器人服务协调，探索和救援以及具有异质车辆的交付系统。由于其固有的灵活性和鲁棒性，多代理系统被应用于越来越多的现实问题，涉及异质任务和不确定信息。大多数以前的作品都采用一种将任务分解为角色的独特方法，以后可以将任务分配给代理。对于角色可以变化并且存在多个分解结构的复杂任务，此假设无效。同时，尚不清楚如何在多代理系统设置下系统地量化和优化任务要求和代理能力中的不确定性。提出了复杂任务的表示形式：代理功能表示为随机分布的向量，任务要求通过可推广的二进制函数验证。在目标函数中选择有风险的条件值（CVAR）作为制定强大计划的度量。描述了一种有效的算法来解决该模型，并在两个不同的实践案例中评估了整个框架：在大流行期间的捕获量和机器人服务协调（例如，Covid-19）。结果表明，该框架是可扩展的，可扩展到示例案例的140个代理和40个任务，并提供了低成本计划，以确保成功的概率很高。

In this paper, we consider the multi-robot path execution problem where a group of robots move on predefined paths from their initial to target positions while avoiding collisions and deadlocks in the face of asynchrony. We first show that this problem can be reformulated as a distributed resource allocation problem and, in particular, as an instance of the well-known Drinking Philosophers Problem (DrPP). By careful construction of the drinking sessions capturing shared resources, we show that any existing solutions to DrPP can be used to design robot control policies that are collectively collision and deadlock-free. We then propose modifications to an existing DrPP algorithm to allow more concurrent behavior, and provide conditions under which our method is deadlock-free. Our method does not require robots to know or to estimate the speed profiles of other robots and results in distributed control policies. We demonstrate the efficacy of our method on simulation examples, which show competitive performance against the state-of-the-art.

\ textit {约束路径发现}的经典问题是一个经过充分研究但充满挑战的主题，在各个领域，例如沟通和运输等各个领域的应用。权重限制了最短路径问题（WCSPP），作为仅具有一个侧面约束的约束路径查找的基本形式，旨在计划成本最佳路径，其权重/资源使用受到限制。鉴于问题的双标准性质（即处理路径的成本和权重），解决WCSPP的方法具有一些带有双目标搜索的共同属性。本文在约束路径查找和双目标搜索中利用了最新的基于A*的最新技术，并为WCSPP提供了两种精确的解决方案方法，两者都可以在非常大的图表上解决硬性问题实例。我们从经验上评估了算法在新的大型和现实的问题实例上的性能，并在时空指标中显示出它们比最新算法的优势。本文还调查了优先级队列在被a*的约束搜索中的重要性。我们通过对逼真的和随机图进行了广泛的实验来展示，基于桶的队列没有打破打盘的方式可以有效地改善详尽的双标准搜索的算法性能。

工业机器人操纵器（例如柯机）的应用可能需要在具有静态和非静态障碍物组合的环境中有效的在线运动计划。当可用的计算时间受到限制或无法完全产生解决方案时，现有的通用计划方法通常会产生较差的质量解决方案。我们提出了一个新的运动计划框架，旨在在用户定义的任务空间中运行，而不是机器人的工作空间，该框架有意将工作空间一般性交易，以计划和执行时间效率。我们的框架自动构建在线查询的轨迹库，类似于利用离线计算的以前方法。重要的是，我们的方法还提供了轨迹长度上有限的次级优势保证。关键的想法是建立称为$ \ epsilon $ -Gromov-Hausdorff近似值的近似异构体，以便在任务空间附近的点也很接近配置空间。这些边界关系进一步意味着可以平稳地串联轨迹，这使我们的框架能够解决批次查询方案，目的是找到最小长度的轨迹顺序，这些轨迹访问一组无序的目标。我们通过几种运动型配置评估了模拟框架，包括安装在移动基础上的操纵器。结果表明，我们的方法可实现可行的实时应用，并为扩展其功能提供了有趣的机会。

自主驾驶的车辆必须能够以无碰撞的方式在动态和不可预测的环境中导航。到目前为止，这仅是在无人驾驶汽车和仓库装置中部分实现的，在该装置中，诸如道路，车道和交通标志之类的标记结构简化了运动计划和避免碰撞问题。我们正在为类似汽车的车辆提供一种新的控制方法，该方法基于前所未有的快节奏A*实现，该方法允许控制周期以30 Hz的频率运行。这个频率使我们能够将A*算法作为低级重型控制器，非常适合在几乎任何动态环境中导航和避免碰撞。由于有效的启发式方法由沿着目标最短路径铺设的旋转 - 翻译 - 旋转运动运动，因此我们的短期流产A*（staa*）会快速收敛，并可以尽早中止，以确保高而稳定的控制速度。尽管我们的staa*沿着最短路径扩展状态，但它会照顾与环境的碰撞检查，包括预测的移动障碍状态，并返回计算时间用完时找到的最佳解决方案。尽管计算时间有限，但由于最短路径的以下路径，我们的staa*并未被困在拐角处。在模拟和实体机器人实验中，我们证明了我们的控制方法几乎完全消除了碰撞，并且具有改进的动态窗口方法的改进版本，并具有预测性的避免功能。