Towards a Formal Specification for Self-organized Shape Formation in Swarm Robotics

要約

構造と形状の形成のためのロボットの自己組織化は、群れロボットシステムの刺激的な応用です。
それには、不均一な行動、それらの間の調整、および動的環境との相互作用の多数の自律的なロボットが含まれます。
複雑な構造形成のこのプロセスは、複雑なシステムと見なされます。これは、あらゆるモデリングアプローチを使用してモデル化する必要があります。
ただし、正式な仕様アプローチと他の正式な方法は、群れでのロボットの動作をモデル化するために使用されています。
しかし、私たちの知る限り、正式な仕様アプローチは、形状の形成のための群れロボットシステムの自己組織化プロセスをモデル化するために使用されていません。
この論文では、正式な仕様アプローチを使用して、群れロボットの形状形成タスクをモデル化します。
システムベースの言語である正式な仕様のZ（ZED）言語を使用して、システムのエンティティの状態をモデル化します。
自己組織化された形状形成に対するZの有効性を示します。
提示された正式な仕様モデルは、複雑な形状と構造を形成するためのSwarm Roboticシステムを設計および実装するためのアウトラインを提供します。
また、シミュレーションベースの環境でマルチエージェントシステムを使用して、群れロボット工学の複雑な形状形成プロセスをモデル化するための基盤を提供します。
キーワード：Swarm Robotics、自己組織化、正式な仕様、複雑なシステム

要約(オリジナル)

The self-organization of robots for the formation of structures and shapes is a stimulating application of the swarm robotic system. It involves a large number of autonomous robots of heterogeneous behavior, coordination among them, and their interaction with the dynamic environment. This process of complex structure formation is considered a complex system, which needs to be modeled by using any modeling approach. Although the formal specification approach along with other formal methods has been used to model the behavior of robots in a swarm. However, to the best of our knowledge, the formal specification approach has not been used to model the self-organization process in swarm robotic systems for shape formation. In this paper, we use a formal specification approach to model the shape formation task of swarm robots. We use Z (Zed) language of formal specification, which is a state-based language, to model the states of the entities of the systems. We demonstrate the effectiveness of Z for the self-organized shape formation. The presented formal specification model gives the outlines for designing and implementing the swarm robotic system for the formation of complex shapes and structures. It also provides the foundation for modeling the complex shape formation process for swarm robotics using a multi-agent system in a simulation-based environment. Keywords: Swarm robotics, Self-organization, Formal specification, Complex systems

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