基于超图的多机器人任务与运动规划

我们提出了一种多机器人任务与运动规划方法，当应用于机械臂对物体的重排时，其求解时间比现有方法快达三个数量级，并成功为多达二十个物体的问题制定规划，物体数量超过可比方法的三倍。我们通过分解规划空间来实现这一改进，分别考虑单独的机械臂、物体以及夹持物体的机械臂。我们用超图表示这种分解，其中顶点是规划空间的分解元素，超弧是元素之间的转移。现有方法使用基于图的表示，其中顶点是完整复合空间，边是这些空间之间的转移。使用超图减小了规划空间的表示规模——对于多机械臂物体重排，超图顶点数随机械臂数或物体数线性增长，而超弧数随机械臂数二次增长、随物体数线性增长。相比之下，基于图的表示中顶点和边的数量随机械臂数和物体数呈指数增长。我们展示了类似增益可应用于其他多机器人任务与运动规划问题。