基于优先级的移动机器人协同

自 20 世纪 80 年代末以来，自动驾驶车辆的研发已成为大多数主要工业国家 intensively 研究的领域。其积极的社会经济潜在影响包括减少碰撞、缩短旅行时间、提高能源效率以及降低对昂贵物理基础设施的需求。为确保安全高效的全球交通系统，需要某种形式的车 - 车（vehicle-to-vehicle）和/或车 - 基础设施（vehicle-to-infrastructure）协同。本论文通过研究交叉口区域多移动机器人的协同问题，探讨了一种特定形式的协同。先前工作中提出的大多数协同系统在于规划轨迹并沿规划轨迹控制机器人：即“规划即程序”（plan-as-program）范式，其中规划被视为行动的生成机制。本论文的方法是规划优先级——即机器人通过交叉口的相对顺序——这要弱得多，因为许多轨迹遵循相同的优先级。更确切地说，优先级编码了协同问题解的同伦类（homotopy classes）。优先级分配等同于选择某个同伦类来解决协同问题，而非选择特定轨迹。一旦分配了优先级，机器人便通过保持所分配优先级的控制律进行控制，即确保所述轨迹属于所选的同伦类。由此产生了一个更鲁棒的协同系统——能够以反应式方式处理各类意外事件——特别适用于自动驾驶车辆在汽车、公共交通和行人共享道路的交叉口处的协同应用。