具有知情机器人的机器人群体自组织聚集动力学研究

本文利用模拟机器人群体进一步探究这些简单个体机制所产生的聚集动力学。我们的目标是研究引入“知情机器人”，并探讨需要多少知情机器人才能将聚集过程引导至环境中可用站点中的预定义站点。知情机器人是群体中具有选择性的成员：它们避开不应形成聚集的站点，并仅停在实验者预定义的聚集站点上。我们在三种不同场景中研究含知情机器人的聚集过程：两种形态对称场景（环境中各类聚集站点数量相等）与一种非对称场景（目标站点面积为应避免站点面积的一半）。我们首先展示当群体中没有机器人知情时的情况：在对称环境中，群体能够打破对称性并随机聚集于两类站点之一，未必聚集在目标站点；而在非对称环境中，群体倾向于聚集于面积占比最大的站点。作为本研究的另一重要贡献，我们通过研究一个常微分方程（ODEs）系统给出解析结果，该系统是已知模型的扩展。利用该模型，我们展示了对于某些参数值，模型能够预测在对称场景之一中模拟机器人所观察到的动力学。