Planning and Control of Uncertain Cooperative Mobile Manipulator-Endowed Systems under Temporal-Logic Tasks

要約

マルチエージェント システムの制御と計画は、レスキュー ミッション、セキュリティ、監視、輸送などの多くの実用的なアプリケーションで、活発に研究されているトピックです。
この論文では、時相論理タスクの下でのマルチエージェント システムの計画と制御について説明します。
考慮されるシステムは、オブジェクトの操作/輸送を含む複雑なタスクを実行するために調整できる、複雑なロボットのマニピュレーターを備えたシステムに関するものです。
現実のシナリオに基づいて、モデルの不確実性と未知の外乱の影響を受ける高次ダイナミクスを考慮に入れます。
私たちのアプローチは、マルチエージェント システム、知的制御理論、協調的なオブジェクト操作、マルチエージェント オブジェクト システムの離散抽象化設計、形式的検証の分野からのツールの統合に基づいています。
論文の最初の部分は、複数のロボットエージェントによる協調的なオブジェクト操作/輸送のための連続制御プロトコルの設計、およびマルチエージェント形成に対する厳格な協調操作スキームの関係に専念しています。
論文の第 2 部では、障害物が散在する環境での衝突仕様を備えたマルチエージェント ナビゲーションに焦点を当て、不確実なダイナミクスを伴うマルチエージェント複雑システムの連続調整のための制御スキームを開発します。
論文の 3 番目の部分は、時相論理式として表現される複雑なタスクの対象となるマルチエージェントおよびマルチエージェント オブジェクト システムの計画と制御に焦点を当てています。
論文の 4 番目と最後の部分では、時間指定された一時的なタスクの下でのモーション プランニングや、目標到達プロセスの制約を尊重しながら未知のシステムの漸近的な参照追跡など、単一エージェントのセットアップのためのいくつかの拡張スキームに焦点を当てています。

要約(オリジナル)

Control and planning of multi-agent systems is an active and increasingly studied topic of research, with many practical applications such as rescue missions, security, surveillance, and transportation. This thesis addresses the planning and control of multi-agent systems under temporal logic tasks. The considered systems concern complex, robotic, manipulator-endowed systems, which can coordinate in order to execute complicated tasks, including object manipulation/transportation. Motivated by real-life scenarios, we take into account high-order dynamics subject to model uncertainties and unknown disturbances. Our approach is based on the integration of tools from the areas of multi-agent systems, intelligent control theory, cooperative object manipulation, discrete abstraction design of multi-agent-object systems, and formal verification. The first part of the thesis is devoted to the design of continuous control protocols for cooperative object manipulation/transportation by multiple robotic agents, and the relation of rigid cooperative manipulation schemes to multi-agent formation. In the second part of the thesis, we develop control schemes for the continuous coordination of multi-agent complex systems with uncertain dynamics, focusing on multi-agent navigation with collision specifications in obstacle-cluttered environments. The third part of the thesis is focused on the planning and control of multi-agent and multi-agent-object systems subject to complex tasks expressed as temporal logic formulas. The fourth and final part of the thesis focuses on several extension schemes for single-agent setups, such as motion planning under timed temporal tasks and asymptotic reference tracking for unknown systems while respecting funnel constraints.

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