Distributed Formation Shape Control of Identity-less Robot Swarms

要約

ロボットが定義された形状の制約を満たすためにトポロジー隣接を識別するために一意のラベルを必要とする形成戦略のほとんどとは異なり、ここでは、文献ではほとんど研究されていない均質な群れのアイデンティティのない分布の形成の問題を研究します。
アイデンティティの欠如は、独自の課題を生み出します。適切なターゲット形成と、アイデンティティのないフォーメーション形状制御に適したローカルな行動を設計する方法です。
この課題に対処するために、次の新しい結果を提案します。
まず、ユニークなアイデンティティの使用を避けるために、動的なフォーメーションの説明方法を提案し、ローカルに分散した方法でロボットの形成コンセンサスを解決します。
第二に、アイデンティティのない分散型フォーメーションを処理するために、ローカルで検知された情報に基づいて、均質な群れの完全に分散された制御法を提案します。
既存の方法は、ターゲット形成が静止している単純なケースに適用できますが、私たちのものは、翻訳、回転、または形状の変形などのより一般的な操縦層に取り組むことができます。
数値シミュレーションと飛行実験の両方が提示され、提案された形成戦略の有効性と堅牢性を検証します。

要約(オリジナル)

Different from most of the formation strategies where robots require unique labels to identify topological neighbors to satisfy the predefined shape constraints, we here study the problem of identity-less distributed shape formation in homogeneous swarms, which is rarely studied in the literature. The absence of identities creates a unique challenge: how to design appropriate target formations and local behaviors that are suitable for identity-less formation shape control. To address this challenge, we propose the following novel results. First, to avoid using unique identities, we propose a dynamic formation description method and solve the formation consensus of robots in a locally distributed manner. Second, to handle identity-less distributed formations, we propose a fully distributed control law for homogeneous swarms based on locally sensed information. While the existing methods are applicable to simple cases where the target formation is stationary, ours can tackle more general maneuvering formations such as translation, rotation, or even shape deformation. Both numerical simulation and flight experiment are presented to verify the effectiveness and robustness of our proposed formation strategy.

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