多机器人连接式协作以实现集体障碍域穿越
机器人学
2025-02-04 v2 多智能体系统
摘要
大幅度地形高度变化的环境给四足机器人的 locomotion 带来了巨大挑战。以火蚁群体性装配行为为灵感，我们研究了使两台“可连接”机器人能够集体导航穿越脚踝长度更大的障碍域的策略。每台机器人设计得极为简单，仅由立方体机身和一个旋转电机驱动四个垂直脚踝，脚踝以成对方式移动。两台或更多机器人可以物理连接在一起以增强集体灵活性。我们对两台机器人小组进行了 locomotion 实验，穿越充满均匀分布半球形“岩石”的障碍场。实验测得的机器人速度表明，机器人之间的连接长度对集体灵活性具有显著影响：连接长度C处于[0.86, 0.9]个机器人单位机身长度（UBL）时，能够实现障碍域的可持续运动；而连接长度C处于[0.63, 0.84]和[0.92, 1.1] UBL时，结果表明可遍历性很差。基于能量景观的模型揭示了连接长度如何调制集体灵活性的底层机制，并为两机器人系统适应不同空间频率的障碍场的障碍穿越提供了适应策略。我们的结果表明，通过变化机器人之间的连接配置，两机器人系统可通过机械智能更有效地利用障碍相互作用力，实现改进的 locomotion。展望来看，我们设想，机器人-环境耦合的普遍原理可为大量小型机器人实现类蚁行为的集体环境协商提供设计和控制策略。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.11709,
title = {Multi-robot connective collaboration toward collective obstacle field traversal},
author = {Haodi Hu and Xingjue Liao and Wuhao Du and Feifei Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.11709},
year = {2025}
}