面向沙漠探索的最小化三维自组织无人机群体行为
机器人学
2024-12-05 v1
摘要
本文提出了一种用于多旋翼无人机（UAV）的最小化群体 flock 方法。该方法使 swarm 能够在无外部方向信息交换（alignment control）的情况下，实现在随机方向上的团队式聚合和对齐（collective motion）。该方法依赖于最小化的感知需求，仅使用通过机载传感器获取的 swarm 成员在局部邻近范围内的相对距离和方位。因此，该方法能够在无需 swarm 成员之间显式通信的情况下，对位于陡坡地形上的一般形状的 flock 进行稳定和控制。为实现三维的近距离控制，采用 Lennard-Jones 势函数以维持团队性并避免机器人之间碰撞。该方法的性能通过九架无人机的实际实验进行测试。实验还展示了该方法在无需全球导航卫星系统（GNSS）等外部定位系统的情况下的使用方式，仅依赖通过紫外线方向和测距（UVDAR）系统实现的相对视觉定位。实验验证了该系统可应用于 GNSS 被剥离的环境中。对齐度和团队性的程度使用 order 和 steady-state value 等指标进行评估。
引用
@article{arxiv.2412.02881,
title = {A Minimalistic 3D Self-Organized UAV Flocking Approach for Desert Exploration},
author = {Thulio Amorim and Tiago Nascimento and Akash Chaudhary and Eliseo Ferrante and Martin Saska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02881},
year = {2024}
}