集体条件反射：一种受生物启发用于设计安全多机器人系统的快速应急反应机制
机器人学
2022-08-19 v2
摘要
多机器人系统（MRS）是一组协调合作以完成给定任务的机器人。由于运行环境的不确定性，系统可能遭遇突发事件，如未观测到的障碍物、移动车辆和极端天气。蜂群等动物群体会发起集体应急反应行为，如绕过障碍和躲避捕食者，类似于肌肉条件反射在第一反应中组织局部肌肉避免危险而不延迟大脑通路。受此启发，我们为多机器人系统开发了类似的集体条件反射机制以应对紧急情况。本研究基于动物集体行为分析和多智能体强化学习（MARL）开发了受生物启发的应急反应机制——集体条件反射（CCR）。该算法使用物理模型判断机器人是否正经历紧急情况；然后，对涉及紧急情况的机器人，用相应的启发式奖励扩充其奖励，这些奖励评估紧急程度和后果并决定局部机器人的参与。CCR 在三种典型紧急场景（\textit{湍流、强风、隐藏障碍物}）上得到验证。仿真结果表明，与基线方法相比，CCR 以更快的反应速度和更安全的轨迹调整提升了机器人团队的应急反应能力。
引用
@article{arxiv.2202.11932,
title = {Collective Conditioned Reflex: A Bio-Inspired Fast Emergency Reaction Mechanism for Designing Safe Multi-Robot Systems},
author = {Bowei He and Zhenting Zhao and Wenhao Luo and Rui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.11932},
year = {2022}
}