Multi-robot Motion Planning based on Nets-within-Nets Modeling and Simulation

要約

この論文は、世界的な使命を果たすために協力する必要がある異種ロボットのチームの動作計画の設計に焦点を当てています。
ロボットは、いくつかの関心領域を含む環境内で移動し、チーム全体の仕様には、これらの関心領域に入るときの回避、訪問、または順序付けを含めることができます。
仕様はオートマトンに対応するペトリネットで表現されますが、各ロボットもステートマシンペトリネットによってモデル化されます。
関連する問題に対する既存の解​​決策に関して、現在の研究は次のような貢献をもたらします。
まず、仕様とロボット モデルを Nets-within-Nets パラダイムに組み込むための、{ハイレベル ロボット チーム ペトリ ネット (HLPN) システムと呼ばれる新しいモデルを提案します。
Global Enabling Function (gef) と呼ばれるガード関数は、ロボットの動作が仕様に違反しないように遷移の開始を同期するように設計されています。
次に、ネット内ネットに対応する特定のソフトウェア ツールで HPLN システムをシミュレートすることにより、解決策が見つかります。
線形時相論理 (LTL) ミッションに基づく例示的な例がこの論文全体で説明されており、フレームワークの提案された理論的根拠を補完しています。

要約(オリジナル)

This paper focuses on designing motion plans for a heterogeneous team of robots that has to cooperate in fulfilling a global mission. The robots move in an environment containing some regions of interest, and the specification for the whole team can include avoidances, visits, or sequencing when entering these regions of interest. The specification is expressed in terms of a Petri net corresponding to an automaton, while each robot is also modeled by a state machine Petri net. With respect to existing solutions for related problems, the current work brings the following contributions. First, we propose a novel model, denoted {High-Level robot team Petri Net (HLPN) system, for incorporating the specification and the robot models into the Nets-within-Nets paradigm. A guard function, named Global Enabling Function (gef), is designed to synchronize the firing of transitions such that the robot motions do not violate the specification. Then, the solution is found by simulating the HPLN system in a specific software tool that accommodates Nets-within-Nets. An illustrative example based on a Linear Temporal Logic (LTL) mission is described throughout the paper, complementing the proposed rationale of the framework.

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