Multi-Robot Task Allocation using Global Games with Negative Feedback: The Colony Maintenance Problem

要約

この記事では、一連のタスクを達成するためにロボットが協力して自分自身を割り当てる必要がある、マルチロボットのタスク割り当て問題について説明します。
私たちは、ロボットのチームが中央コロニーのエネルギー供給を継続的に維持する任務を負っているコロニーの維持問題を例として考えます。
私たちはこれをグローバル ゲームとしてモデル化します。各ロボットはコロニーのエネルギー レベルと割り当てられているロボットの現在の数を測定し、エネルギー源を探し回るかどうかを決定します。
私たちのアプローチの鍵は、ロボットのユーティリティに負のフィードバック項を導入することです。これにより、採餌するかしないかが厳密に支配的な戦略である場合の自明な解決策も排除されます。
私たちのアプローチを、既存の世界的なゲームのアプローチと定性的に比較します。このアプローチでは、正の正のフィードバック項により、多くのロボットに採餌を促す閾値ベースの意思決定が認められます。
ロボットがシステムから取り外されたときに、正のフィードバックがどのように連鎖的な障害を引き起こす可能性があるかを議論し、シミュレーションでアプローチの復元力を実証します。

要約(オリジナル)

In this article we address the multi-robot task allocation problem, where robots must cooperatively assign themselves to accomplish a set of tasks. We consider the colony maintenance problem as an example, where a team of robots are tasked with continuously maintaining the energy supply of a central colony. We model this as a global game, where each robot measures the energy level of the colony, and the current number of assigned robots, to determine whether or not to forage for energy sources. The key to our approach is introducing a negative feedback term into the robots’ utility, which also eliminates the trivial solution where foraging or not foraging are strictly dominant strategies. We compare our approach qualitatively to existing an global games approach, where a positive positive feedback term admits threshold-based decision making that encourages many robots to forage. We discuss how positive feedback can lead to a cascading failure when robots are removed from the system, and we demonstrate the resilience of our approach in simulation.

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