Collaborative Safe Formation Control for Coupled Multi-Agent Systems

要約

マルチロボットの群れを安全に制御することは、挑戦的かつ活発な研究分野であり、共通の目標には、グループの結束を維持しながら同時に障害物やエージェント間の衝突を回避することが含まれます。
ネットワーク化された動的システム向けの安全性重視の分散協調制御について以前に開発した理論を構築し、個々のエージェントのダイナミクス、誘導されたフォーメーションのダイナミクス、および定義されたセンシング内のローカル近傍の位置および速度情報を考慮したロボットの群れのフォーメーション制御のための分散アルゴリズムを提案します。
各エージェントの半径。
各エージェントの個別の安全保証は、高次制御バリア機能 (CBF) から導出される安全条件を通じて、協力するエージェント間の危険な制御動作を制限するために、隣接エージェント間の一連の通信を使用して取得されます。
私たちは、修正された協調安全アルゴリズムを使用して、群れが複数の障害物に関して集団安全を達成することが保証される条件を提供します。
簡素化された物理ベースの環境でのシミュレーションを通じて、分散アルゴリズムのパフォーマンスを実証します。

要約(オリジナル)

The safe control of multi-robot swarms is a challenging and active field of research, where common goals include maintaining group cohesion while simultaneously avoiding obstacles and inter-agent collision. Building off our previously developed theory for distributed collaborative safety-critical control for networked dynamic systems, we propose a distributed algorithm for the formation control of robot swarms given individual agent dynamics, induced formation dynamics, and local neighborhood position and velocity information within a defined sensing radius for each agent. Individual safety guarantees for each agent are obtained using rounds of communication between neighbors to restrict unsafe control actions among cooperating agents through safety conditions derived from high-order control barrier functions (CBFs). We provide conditions under which a swarm is guaranteed to achieve collective safety with respect to multiple obstacles using a modified collaborative safety algorithm. We demonstrate the performance of our distributed algorithm via simulation in a simplified physics-based environment.

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