Planning, scheduling, and execution on the Moon: the CADRE technology demonstration mission

要約

2025/2026で月のライナーガンマ地域への飛行が予定されているNASAの協同組合の自律分散ロボット探査（幹部）ミッションは、月井表面と表面の多象徴的な自律探査を実証するように設計されています。
3つのロボットと基地局のチームは、人間の入力なしで表面の3D再構成に必要なデータをランダー近くの地域を自律的に探索します。
そして、多段階の地面浸透レーダー（GPR）を使用して分散センシングを自律的に実行し、協調的なレーダーサウンドを実行して地下のマップを作成しながら形成を駆動します。
Cadreのソフトウェアアーキテクチャの中核は、新しい自律的な分散計画、スケジューリング、および実行（PS＆E）システムです。
このシステムは、ロボットのアクティビティを調整し、複数のロボットの参加を必要とするタスクの計画と実行でありながら、個々のロボットの熱リソースと電力リソースが規定の境界内にとどまり、地上で処方された睡眠覚醒サイクルを尊重することを保証します。
このシステムは、集中計画、分散除去パラダイムを使用し、リーダーの選挙メカニズムは、個々のエージェントの失敗に対する堅牢性を保証します。
この論文では、幹部のPS＆Eシステムのアーキテクチャについて説明します。
そのデザインの根拠について話し合う。
月への展開に備えて、Cadreのハードウェア上のシステムの検証と検証（V＆V）テストについて報告します。

要約(オリジナル)

NASA’s Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration (CADRE) mission, slated for flight to the Moon’s Reiner Gamma region in 2025/2026, is designed to demonstrate multi-agent autonomous exploration of the Lunar surface and sub-surface. A team of three robots and a base station will autonomously explore a region near the lander, collecting the data required for 3D reconstruction of the surface with no human input; and then autonomously perform distributed sensing with multi-static ground penetrating radars (GPR), driving in formation while performing coordinated radar soundings to create a map of the subsurface. At the core of CADRE’s software architecture is a novel autonomous, distributed planning, scheduling, and execution (PS&E) system. The system coordinates the robots’ activities, planning and executing tasks that require multiple robots’ participation while ensuring that each individual robot’s thermal and power resources stay within prescribed bounds, and respecting ground-prescribed sleep-wake cycles. The system uses a centralized-planning, distributed-execution paradigm, and a leader election mechanism ensures robustness to failures of individual agents. In this paper, we describe the architecture of CADRE’s PS&E system; discuss its design rationale; and report on verification and validation (V&V) testing of the system on CADRE’s hardware in preparation for deployment on the Moon.

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