用于资源受限机器人反应式控制的人工时空

基于场的反应式控制为引导缺乏机载计算能力的机器人提供了一条极简的、去中心化的途径。此类方案非常适合微机器人等资源受限的机器，然而实现层面的人为偏差、有限的行为以及常常缺乏形式化保证，阻碍了其被广泛采用。在此，我们通过一种称为人工时空（artificial spacetimes）的新几何方法来解决这些挑战。我们证明了在控制场中导航的反应式机器人服从与广义相对论中光线相同的动力学。这一令人惊讶的联系使我们能够采用相对论和光学中的技术来构建和分析控制场。在实现中，人工时空引导机器人在结构化环境中导航，同时避开边界并执行集合或分拣等任务，即使场本身是静态的。我们用分析机器人行为的形式化工具增强了这些能力，并使用硅基微机器人进行了实验验证。综合而言，这项工作提供了一个以最小开销生成复合机器人行为的新框架。