多机器人扫掠覆盖中的集中式与非集中式控制：基于地面机器人与无人机的比较

在群体机器人学中，常将非集中式控制提出作为比集中式控制更可扩展且更具容错性的替代方案。然而，集中式行为往往比其非集中式对应物更快且更高效。在任何给定的应用中，解决任务的目标和约束应指导使用集中式控制、非集中式控制，或两者的组合的选择。目前，集中式与非集中式之间确切的权衡尚未得到明确定义。本文通过对五种不同类型多机器人控制结构进行比较，探讨了集中式与非集中式在扫掠覆盖任务中的性能：随机行走、基于信标的非集中式、使用自组织层级的混合阵型控制、集中式阵型控制和预设式。在所有五种方法中，覆盖任务均由一组地面机器人完成。在除随机行走外的每种方法中，地面机器人都由无人机协助完成，无人机充当监督者或信标。我们依据三个预期集中式方法具有优势的绩效指标——覆盖完整性、覆盖均匀性和扫掠完成时间——以及两种预期非集中式方法具有优势的绩效指标——可扩展性（4、8或16个地面机器人）和容错性（0%、25%、50%或75%地面机器人故障）进行比较。