Communication-Constrained Multi-Robot Exploration with Intermittent Rendezvous

要約

マルチロボット探査 (MRE) タスクの課題は、一般にロボットは自由に通信できず、環境は動的で未知である可能性があるため、効率的な分散探査戦略を策定することです。
ほとんどのソリューションは、探索中にロボットやネットワーク リレーを追加することを犠牲にして、優れたパフォーマンスを提供します。これは、時間の経過とともにロボットを接続するのに役立ちます。
本稿では、中継器や他のロボットを追加することなく、ロボットがランデブーポイントで地図を共有しながら未知の環境を探索できる新しい間欠ランデブー手法を提案する。
私たちは、探査全体を通してランデブー場所を動的に更新し、将来のランデブーを優先する探査戦略を設計することを提案します。
MRE を時間接続グラフを使用してジョブ ショップ スケジュール問題 (JSSP) のインスタンスに還元することにより、ランデブー戦略を自動的に生成します。
さまざまな仮想都市環境でのシミュレーションと、ロボット オペレーティング システム (ROS) を使用した Gazebo シミュレーションでこの方法を評価します。
私たちの結果は、リレーネットワークを作成するための追加のハードウェアなしでより速く調査できるため、私たちの方法がリレーを使用したり、基地局との断続的な通信を維持したりするよりも優れている可能性があることを示唆しています。

要約(オリジナル)

A challenge in Multi-Robot Exploration (MRE) tasks is formulating efficient distributed exploration strategies since, in general, robots cannot communicate freely and the environment can be dynamic and unknown. Most solutions deliver good performance at the cost of adding more robots or network relays while exploring, which helps to connect the robots through time. This paper proposes a novel intermittent rendezvous method that allows robots to explore an unknown environment while sharing maps at rendezvous points without adding relays or other robots. We propose dynamically updating the rendezvous locations throughout the exploration and designing an exploration strategy that prioritizes future rendezvous. We generate our rendezvous strategies automatically by reducing the MRE to instances of the Job Shop Schedule Problem (JSSP) with temporal connectivity graphs. We evaluate our method in simulation in various virtual urban environments and in a Gazebo simulation using the Robot Operating System (ROS). Our results suggest that our method can be better than using relays or maintaining intermittent communication with a base station since we can explore faster without additional hardware to create a relay network.

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