一种用于调试协作式自主多机器人系统世界观的可视化分析方法

自主多机器人系统由一组机器人共享信息以执行单体机器人无法完成的任务，在诸如行星探测任务等诸多应用中前景广阔。在使用共享世界协调范式的多机器人系统中，每个机器人利用其世界观——即机器人对自身状态及其他机器人状态信念的内部表征——自主调度由哪台机器人在何时执行给定任务。操作者的一个关键难题是机器人的世界观可能失同步（常因通信链路微弱），导致调度决策失同步与涌现行为不一致（例如任务未执行或被多机器人重复执行）。操作者面临耗时且困难的难题：理解机器人调度决策、检测失同步并通过比对每台机器人的世界观来定位原因。为应对这些挑战，我们引入MOSAIC Viewer，一种可视化分析系统，帮助操作者（i）理解机器人调度与（ii）检测并根因分析机器人失同步世界观。通过与NASA喷气推进实验室机器人专家长达一年的合作，我们开展了形成性研究以确定必要系统设计需求，并对12名机器人专家进行了定性评估。我们发现MOSAIC Viewer比用户现有方法更快且更易用，并使他们能拼接底层细节以形成对机器人调度的宏观理解，检测并定位失同步世界观的成因。