Loss of Distributed Coverage Using Lazy Agents Operating Under Discrete, Local, Event-Triggered Communication

要約

分散型ロボットとセンサーを使用した空間領域の継続的な監視は、マルチエージェント システムの分野でよく研究されているアプリケーションです。
このホワイト ペーパーでは、ロボット センサーが非同期的に導入され、ロボット間通信が離散的、イベント駆動型、ローカル、および非同期である、実際に関連するシナリオを調査します。
さらに、私たちは怠惰なロボットと協力しています。
つまり、ロボットは、対象となるドメインを均等に分割することにより、責任範囲を最小限に抑えようとします。
実用的で、カバレッジの問題に対して一般的にうまく機能することが知られている、よく知られたアルゴリズムを採用しています。
空間ドメインの特別に選択されたジオメトリについて、ロボットの数が特定のしきい値を超えると、カバレッジが瞬時に失われるロボット間通信イベントの重要なシーケンスが存在することを示します。
同じ一連のイベントがカバレッジを維持し、さらに、ロボットの数がしきい値よりも少ない場合、ドメインの均等分割につながります。
この結果は、特定のアルゴリズムのカバレッジ保証がロボットの数に敏感である可能性があり、したがって、明らかな方法でスケーリングできない可能性があることを示しています。
また、このようなアルゴリズムをフィールド展開の前に検証および検証する場合、テスト シナリオで使用されるロボットまたはセンサーの数は、フィールドに展開された数と一致する必要があることも示唆しています。

要約(オリジナル)

Continuous surveillance of a spatial region using distributed robots and sensors is a well-studied application in the area of multi-agent systems. This paper investigates a practically-relevant scenario where robotic sensors are introduced asynchronously and inter-robot communication is discrete, event-driven, local and asynchronous. Furthermore, we work with lazy robots; i.e., the robots seek to minimize their area of responsibility by equipartitioning the domain to be covered. We adapt a well-known algorithm which is practicable and known to generally work well for coverage problems. For a specially chosen geometry of the spatial domain, we show that there exists a non-trivial sequence of inter-robot communication events which leads to an instantaneous loss of coverage when the number of robots exceeds a certain threshold. The same sequence of events preserves coverage and, further, leads to an equipartition of the domain when the number of robots is smaller than the threshold. This result demonstrates that coverage guarantees for a given algorithm might be sensitive to the number of robots and, therefore, may not scale in obvious ways. It also suggests that when such algorithms are to be verified and validated prior to field deployment, the number of robots or sensors used in test scenarios should match that deployed on the field.

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