通过空间划分、运动规则与自适应集中式冲突解决确保多移动机器人进展

在多个机器人必须在共享空间中协调的环境里，去中心化方法以牺牲全局保证为代价实现解耦规划，而集中化方法则做出相反的权衡。这些方案做出一系列假设——通常假设所有机器人共享相同的规划策略。在本工作中，我们提出一种框架，通过对任何机器人的规划策略不做假设来确保全部机器人的进展：（1）将环境划分为“流动”、“开放”与“通道”区域；（2）对这些区域中的机器人运动施加一组规则。这些运动规则通过一种自适应集中式协议来解决机器人间的空间冲突，从而防止死锁。我们提出的框架确保全部机器人的进展，而无需对环境进行网格状离散化，也不对机器人的通信、协调或合作提出强要求。每个机器人可自由选择如何为自己进行规划与协调，只要必要时遵循规则，就不会因其他机器人或机器人组将其阻挡于目标之外而受影响。我们描述了空间划分与运动规则，证明了运动规则足以在划分后的环境中保证进展，并在模拟多边形环境中展示了若干案例。本工作在各个机器人规划的独立性与每个机器人总能于有限时间内抵达任意目标的保证之间取得了平衡。