大连海事大学刘中常获国家专利权
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龙图腾网获悉大连海事大学申请的专利一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116362289B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310130915.3,技术领域涉及:G06N3/044;该发明授权一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法是由刘中常;戴兵;刘田禾;岳伟设计研发完成,并于2023-02-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法,包括:建立追逃对抗场景;基于建立的追逃对抗场景和强化学习TD3算法,设计适用于多机器人的MATD3算法;基于BiGRU结构,对设计的适用于多机器人的MATD3算法进行改进;基于个人、团队奖励的多机器人围捕策略,设计奖励函数;将设计的奖励函数与改进的MATD3算法结合,得到基于MATD3‑BiGRU的多机器人协同围捕策略算法。本发明采用基于MATD3的多智能体强化学习算法求解二维场景中多机器人协同围捕问题,算法中奖励函数采用个体捕获奖励和团队配合奖励的加权形式;采用基于BiGRU结构的改进MATD3的多智能体强化学习算法来改善当追捕机器人数量发生改变时围捕性能下降的问题。
本发明授权一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法在权利要求书中公布了:1.一种基于BiGRU结构的改进MATD3多机器人协同围捕方法,其特征在于,包括: 建立追逃对抗场景; 基于建立的追逃对抗场景和强化学习TD3算法,设计适用于多机器人的MATD3算法; 基于BiGRU结构,对设计的适用于多机器人的MATD3算法进行改进,包括: 将每个Critic网络的结构引入双向门控循环单元,利用双向门控循环单元的双向连接特性将同一个团队的机器人相互连接,使得机器人之间交换信息,共享实时信息; 利用双向门控循环单元的参数共享特性,同一个团队的机器人之间实现参数共享,机器人数目独立于参数的数目,当机器人数量发生改变时,网络结构也自动进行扩展,因而运用于机器人数目发生改变的情况; 基于个人、团队奖励的多机器人围捕策略,设计奖励函数,包括: 机器人i在第t个时间步长内的整体奖励函数包含三个部分,表示为: 其中,为围捕奖励,为机器人相互避碰奖励,为场景边界避碰奖励; 设计围捕奖励函数,设计过程如下: 旨在鼓励每个追捕机器人抓获逃逸机器人,并鼓励追捕机器人进行团队合作以形成良好的围捕队形,具体定义如下: 其中和分别表示追捕机器人i和j到逃逸机器人的距离,表示捕获距离;如果目标被机器人i捕获,即,那么机器人i将收到奖励,而其他机器人j将收到,设置来鼓励追捕机器人进行相互配合;在未捕获目标的运动过程中,每个追捕机器人都会收到一个负奖励,负奖励由个体奖励,即追捕机器人i到逃逸机器人的距离和群体奖励,即队形得分的加权线性组合构成,其中队形得分q定义为: 上式中,n表示机器人个数,距离目标最近的追捕机器人被定义为机器人0,表示机器人i和目标方向的单位向量;此队形得分鼓励机器人围绕目标散布开来,即从不同方向接近目标来形成围捕态势;权重和的选择应确保机器人在接近目标的过程中奖励主要由队形得分决定,从而鼓励追捕机器人进行团队合作形成良好的围捕队形; 设计机器人相互避碰奖励函数,函数定义如下: 其中,为安全距离,为一个负常数,为机器人i到障碍物o之间的距离,为机器人i和j之间的距离; 设计场景边界避碰奖励函数,用于引导机器人避免碰撞到运动场景的边界,定义如下: 其中,为安全距离,为一个负常数,为机器人i到边界之间的距离; 将设计的奖励函数与改进的MATD3算法结合,得到基于MATD3-BiGRU的多机器人协同围捕策略算法。
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