Scale-free vision-based aerial control of a ground formation with hybrid topology

要約

我々は、地上移動ロボット群を不特定のサイズで特定のフォーメーション形状に到達させるための新しい視覚ベースの制御手法を提案する。
私たちのアプローチでは、下向きのカメラを備えた複数の空中制御ユニットを使用し、それぞれがマルチロボット チームの部分的なサブセットを監視します。
これらのユニットは、キャリブレーションやシーン スケール情報を使用せずに、地上ロボットの投影画像から制御コマンドを計算し、それらをロボットに送信します。
この制御戦略は画像の類似性変換の計算に依存しており、制御されるロボットのサブセット間の重複が特定の条件を満たしている場合、制御戦略が漸近的に安定することを示します。
正しい制御性能を保証するために動作を調整する監視ユニットの存在により、ハイブリッド システム トポロジが形成されます。
全体として、提案されたシステムは、単純さと柔軟性の点で関連する実際的な利点を提供します。
チーム形態の制御という問題の中で、私たちの貢献は、いくつかの同時課題に対処することにあります。コントローラーはロボット グループの部分的な情報のみを必要とし、距離測定やグローバル基準フレームを使用せず、一輪車エージェント用に設計されており、トポロジーの変更に対応できます。
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シミュレーション結果の例を示します。

要約(オリジナル)

We present a novel vision-based control method to make a group of ground mobile robots achieve a specified formation shape with unspecified size. Our approach uses multiple aerial control units equipped with downward-facing cameras, each observing a partial subset of the multirobot team. The units compute the control commands from the ground robots’ image projections, using neither calibration nor scene scale information, and transmit them to the robots. The control strategy relies on the calculation of image similarity transformations, and we show it to be asymptotically stable if the overlaps between the subsets of controlled robots satisfy certain conditions. The presence of the supervisory units, which coordinate their motions to guarantee a correct control performance, gives rise to a hybrid system topology. All in all, the proposed system provides relevant practical advantages in simplicity and flexibility. Within the problem of controlling a team shape, our contribution lies in addressing several simultaneous challenges: the controller needs only partial information of the robotic group, does not use distance measurements or global reference frames, is designed for unicycle agents, and can accommodate topology changes. We present illustrative simulation results.

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