Artificial Spacetimes for Reactive Control of Resource-Limited Robots

要約

フィールドベースのリアルティブコントロールは、オンボード計算を欠くロボットをガイドするロボットへのミニマリストで分散型のルートを提供します。
このようなスキームは、マイクロボットなどのリソース制限マシンに適していますが、実装アーティファクト、限られた行動、および正式な保証の頻繁な不足が鈍い採用です。
ここでは、人工時空と呼ばれる新しい幾何学的アプローチでこれらの課題に対処します。
コントロールフィールドをナビゲートする反応性ロボットが、一般相対性理論の光線と同じダイナミクスに従うことを示します。
この驚くべきつながりにより、制御分野を構築および分析するために、相対性と光学系からのテクニックを採用することができます。
実装された場合、人工空間は構造化された環境を中心にロボットをガイドし、同時に境界を避け、ラリーやソートなどのタスクを実行します。
これらの機能は、ロボットが何をするかを分析するための正式なツールで補強し、シリコンベースのマイクロボットで実験的検証を提供します。
組み合わせて、この作業は、最小限のオーバーヘッドで構成されたロボットの動作を生成するための新しいフレームワークを提供します。

要約(オリジナル)

Field-based reactive control provides a minimalist, decentralized route to guiding robots that lack onboard computation. Such schemes are well suited to resource-limited machines like microrobots, yet implementation artifacts, limited behaviors, and the frequent lack of formal guarantees blunt adoption. Here, we address these challenges with a new geometric approach called artificial spacetimes. We show that reactive robots navigating control fields obey the same dynamics as light rays in general relativity. This surprising connection allows us to adopt techniques from relativity and optics for constructing and analyzing control fields. When implemented, artificial spacetimes guide robots around structured environments, simultaneously avoiding boundaries and executing tasks like rallying or sorting, even when the field itself is static. We augment these capabilities with formal tools for analyzing what robots will do and provide experimental validation with silicon-based microrobots. Combined, this work provides a new framework for generating composed robot behaviors with minimal overhead.

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