OA-ECBVC: A Cooperative Collision-free Encirclement and Capture Approach in Cluttered Environments

要約

本稿では、障害物が乱雑に配置された境界のない環境において、敵対的な回避者を追跡する実用的なシナリオを調査する。複数の追跡者が衝突に反応することで回避者を包囲し捕捉する、ボロノイベースの分散型アルゴリズムを提案する。障害物を考慮した回避者中心境界ボロノイセル(OA-ECBVC)を構築するための効率的なアプローチを提示し、これにより回避者を追跡する際に、様々な障害物シナリオにおける衝突回避を厳密に保証する。また、ランダムな初期形状を与えることで、回避者を凸包内に効率的に取り込むことができる。さらに、回避者を協調的に捕捉するために、各追跡者はそのOA-ECBVCの境界を継続的に圧縮し、包囲を維持しながら回避者の移動空間を迅速に縮小する。我々のOA-ECBVCアルゴリズムは、ロボットの異なる動的システムを用いた様々なシミュレーション環境で検証された。不確実性に抵抗するリアルタイム性能は、複数のロボットプラットフォームへの展開において、我々の手法の優れた信頼性を示している。

要約(オリジナル)

This article investigates the practical scenarios of chasing an adversarial evader in an unbounded environment with cluttered obstacles. We propose a Voronoi-based decentralized algorithm for multiple pursuers to encircle and capture the evader by reacting to collisions. An efficient approach is presented for constructing an obstacle-aware evader-centered bounded Voronoi cell (OA-ECBVC), which strictly ensures collision avoidance in various obstacle scenarios when pursuing the evader. The evader can be efficiently enclosed in a convex hull given random initial configurations. Furthermore, to cooperatively capture the evader, each pursuer continually compresses the boundary of its OA-ECBVC to quickly reduce the movement space of the evader while maintaining encirclement. Our OA-ECBVC algorithm is validated in various simulated environments with different dynamic systems of robots. Real-time performance of resisting uncertainties shows the superior reliability of our method for deployment on multiple robot platforms.

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