Mixed Reality Environment and High-Dimensional Continuification Control for Swarm Robotics

要約

制御理論と制御技術における重要な課題は、大規模で複雑なシステムを集合的に調整するための制御アルゴリズムのパフォーマンスと実現可能性を評価するための、機敏でリソースをあまり消費しない実験を考案することです。
新しい方法論の多くは、新たなシステム動作の巨視的表現に基づいており、本格的な実験プラットフォームの開発には固有のハードルがあるため、数値シミュレーションを通じてのみ簡単に検証できます。
この論文では、ロボットの群れの集団動作に焦点を当て、群れロボット技術をテストするための新しいハイブリッド複合現実セットアップを紹介します。
このハイブリッド装置は、実際の差動駆動ロボットと仮想エージェントの両方を組み合わせて、調整可能なサイズの異種の群れを作成します。
私たちは、高次元に拡張し、連続ベースの群れの制御方法を実験的に調査することによって、方法論を検証します。
私たちの研究は、大規模な群ロボット実験を実施するためのプラットフォームの多用途性と有効性を実証しています。
また、継続アプローチを利用した制御アルゴリズムに対する新しい理論的洞察にも貢献します。

要約(オリジナル)

A significant challenge in control theory and technology is to devise agile and less resource-intensive experiments for evaluating the performance and feasibility of control algorithms for the collective coordination of large-scale complex systems. Many new methodologies are based on macroscopic representations of the emerging system behavior, and can be easily validated only through numerical simulations, because of the inherent hurdle of developing full scale experimental platforms. In this paper, we introduce a novel hybrid mixed reality set-up for testing swarm robotics techniques, focusing on the collective motion of robotic swarms. This hybrid apparatus combines both real differential drive robots and virtual agents to create a heterogeneous swarm of tunable size. We validate the methodology by extending to higher dimensions, and investigating experimentally, continuification-based control methods for swarms. Our study demonstrates the versatility and effectiveness of the platform for conducting large-scale swarm robotics experiments. Also, it contributes new theoretical insights into control algorithms exploiting continuification approaches.

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