MRS-CWC：一种面向未知3D崎岖环境移动与导航的具有可控约束刚度的弱约束多机器人系统
机器人学
2025-03-17 v1 多智能体系统
摘要
在未知的三维（3D）崎岖环境中导航对多机器人系统来说是一项挑战。传统的离散系统由于有限的个体机动性而难以应对崎岖地形，而模块化系统——通过刚性、可控的约束连接机器人单元——虽然改善了穿越能力，但存在控制复杂性高和灵活性降低的问题。为了解决这些局限性，我们提出了具有可控弱约束的多机器人系统（MRS-CWC），其中机器人单元通过刚度可动态调节的约束进行连接。这种自适应机制在环境交互过程中实时软化或硬化，确保了灵活性与机动性之间的平衡。我们构建了系统的动力学与控制模型，并在包含100种不同模拟地形的基准数据集中，将 MRS-CWC 与六种基线方法及一个消融变体进行了评估。结果表明，MRS-CWC 在高度崎岖地形组中实现了最高的导航完成率，并在成功率、效率和能耗成本方面排名第二，在不依赖环境建模、路径规划或复杂控制的情况下优于所有基线方法。即使在 MRS-CWC 排名第二的情况下，其性能也仅略逊于一个带有环境建模和路径规划的更复杂的消融变体。最后，我们开发了物理原型，并在构建的崎岖环境中验证了其可行性。有关视频、模拟基准和代码，请访问 https://wyd0817.github.io/project-mrs-cwc/。
引用
@article{arxiv.2503.11461,
title = {MRS-CWC: A Weakly Constrained Multi-Robot System with Controllable Constraint Stiffness for Mobility and Navigation in Unknown 3D Rough Environments},
author = {Runze Xiao and Yongdong Wang and Yusuke Tsunoda and Koichi Osuka and Hajime Asama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.11461},
year = {2025}
}