机器人集群中间歇性故障的主动-被动检测与缓解
机器人学
2025-09-24 v1 多智能体系统
系统与控制
系统与控制
摘要
间歇性故障是 sporadically 出现和消失的瞬态错误。尽管间歇性故障对可靠性和协调性构成了重大挑战，但现有关于机器人集群容错的研究主要集中于永久性故障。原因之一在于，间歇性故障在机器人集群典型的完全自组织 ad-hoc 网络中极难检测，因为其网络拓扑是瞬态且通常不可预测的。然而，在最近引入的自组织神经系统（SoNS）方法中，机器人集群首次能够自组织出持久的网络结构，从而缓解了间歇性故障的检测问题。为了解决具有持久网络的机器人集群中的间歇性故障，我们提出了一种新颖的主动-被动检测与缓解策略，该策略基于多重网络中的自组织备份层和分布式共识。在主动方面，机器人在故障发生前自组织动态备份路径，以适应主网络拓扑和机器人相对位置的变化。在被动方面，机器人使用一次性似然比检验来比较在多重网络中沿不同路径接收的信息，从而实现早期故障检测。一旦检测到故障，通信将以自组织方式临时重路由，直到检测到的故障解除。我们在编队控制期间发生故障位置数据的代表性场景中验证了该方法，证明间歇性故障被阻止破坏向期望编队的收敛，且具有高故障检测准确率和低误报率。
引用
@article{arxiv.2509.19246,
title = {Proactive-reactive detection and mitigation of intermittent faults in robot swarms},
author = {Sinan Oğuz and Emanuele Garone and Marco Dorigo and Mary Katherine Heinrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19246},
year = {2025}
}