Decentralized shape formation and force-based interactive formation control in robot swarms

要約

群れロボット システムは集団行動を利用して、単独の存在では複雑すぎる目標を達成しますが、局所的なコミュニケーションと集団的な意思決定によって達成可能になります。
この論文では、形状形成に対する動作ベースの分散アプローチを提案します。
渡り鳥や魚は、捕食者を避けたり、エネルギーを節約したりするために、戦略的な陣形に群がるのが観察されます。
この隊形は長期間崩れることなく維持され、群れ内のコミュニケーションに有利です。
同様の動作をマルチエージェント システムに導入して、群れ内の調整を強化することができます。
編隊制御の既存の方法は、編隊のサイズと形状に依存するか、群れ内の単一の参照 (リーダー) を使用して編隊を維持することに依存しています。
これらの方法は失敗に強くなく、障害物に遭遇すると形状が再び回復するまでに高度の変形が発生します。
パフォーマンスを向上させるために、障害物に遭遇したときに形状の完全性を維持するための、群れの実体間の人工的な力に基づく相互作用が解明されます。

要約(オリジナル)

Swarm robotic systems utilize collective behaviour to achieve goals that might be too complex for a lone entity, but become attainable with localized communication and collective decision making. In this paper, a behaviour-based distributed approach to shape formation is proposed. Flocking into strategic formations is observed in migratory birds and fish to avoid predators and also for energy conservation. The formation is maintained throughout long periods without collapsing and is advantageous for communicating within the flock. Similar behaviour can be deployed in multi-agent systems to enhance coordination within the swarm. Existing methods for formation control are either dependent on the size and geometry of the formation or rely on maintaining the formation with a single reference in the swarm (the leader). These methods are not resilient to failure and involve a high degree of deformation upon obstacle encounter before the shape is recovered again. To improve the performance, artificial force-based interaction amongst the entities of the swarm to maintain shape integrity while encountering obstacles is elucidated.

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