具有视距连通性保持的极小约束多机器人协同
机器人学
2023-03-09 v1 多智能体系统
摘要
本文考虑一支移动机器人团队，其不同子组同时执行多种行为，同时保持全局与子组视距(LOS)网络连通性，该连通性对原始多机器人行为施加极小约束。当两个机器人保持在有限通信范围内且移动时其 LOS 不被静态障碍物遮挡，则成对机器人间的 LOS 连通性得以保持。利用控制障碍函数(CBF)与最小体积外接椭球(MVEE)，我们首先引入 LOS 连通性障碍证书(LOS-CBC)来刻画成对机器人的状态相关 admissible 控制空间，由此产生的运动将使两机器人在时间内保持 LOS 连通。随后我们提出最小视距连通性约束生成树(MLCCST)作为一种逐步双层优化框架，联合优化 (a) 需主动维护的最小 LOS 边集，以及 (b) 相对于标称多机器人控制器因 LOS 连通性维护所需的控制修正。如理论分析所证，这使得机器人能围绕标称控制器即兴组合约束最小的 LOS-CBC 控制约束，同时通过所保留的成对 LOS 边集强制实现全局与子组 LOS 连通性。该框架因而使机器人尽可能接近其标称行为，同时展现动态变化的 LOS 连通网络拓扑，为现有多机器人任务提供最大实时灵活性。我们通过多达 64 个机器人的仿真证明了方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2303.04271,
title = {Minimally Constrained Multi-Robot Coordination with Line-of-sight Connectivity Maintenance},
author = {Yupeng Yang and Yiwei Lyu and Wenhao Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04271},
year = {2023}
}
备注
Extended version of the paper to appear in ICRA 2023, 12 pages