Versatile Distributed Maneuvering with Generalized Formations using Guiding Vector Fields

要約

このペーパーでは、一般化されたフォーメーションで多用途の分散操作を実現するための統一されたアプローチを提示します。
具体的には、ロボットの操作を2つの独立したコンポーネント、つまり2つの独立した仮想座標によってパラメーター化された傍受と囲いに分類します。
これらの2つの仮想座標を抽象的なマニホールドの寸法として扱うことで、コンセンサス理論に基づく分散調整メカニズムとともに、対応する特異性のないガイドベクトルフィールド（GVF）を導き出し、さまざまな動きを実現するためにロボットをガイドします（すなわち、汎用性の高い操縦）。
追加のモーションパラメーターは、より複雑な協同組合ロボットモーションを生成できます。
GVFSに基づいて、非ホロノミックロボットモデルのコントローラーを設計します。
理論的な結果に加えて、アプローチの有効性を検証するために、広範なシミュレーションと実験が実行されます。

要約(オリジナル)

This paper presents a unified approach to realize versatile distributed maneuvering with generalized formations. Specifically, we decompose the robots’ maneuvers into two independent components, i.e., interception and enclosing, which are parameterized by two independent virtual coordinates. Treating these two virtual coordinates as dimensions of an abstract manifold, we derive the corresponding singularity-free guiding vector field (GVF), which, along with a distributed coordination mechanism based on the consensus theory, guides robots to achieve various motions (i.e., versatile maneuvering), including (a) formation tracking, (b) target enclosing, and (c) circumnavigation. Additional motion parameters can generate more complex cooperative robot motions. Based on GVFs, we design a controller for a nonholonomic robot model. Besides the theoretical results, extensive simulations and experiments are performed to validate the effectiveness of the approach.

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