Spontaneous-Ordering Platoon Control for Multirobot Path Navigation Using Guiding Vector Fields

要約

この論文では、ロボットのチームが n 次元ユークリッド空間で事前に定義された目的の経路に沿って移動する自発的順序付けの小隊を形成するための分散誘導ベクトル場 (DGVF) アルゴリズムを提案します。
特に、各ロボットに追加の仮想座標としてパス パラメーターを追加することにより、DGVF アルゴリズムはベクトル フィールドが消滅する特異点を排除し、閉じた、さらには自己交差する目的のパスに近づくようにロボットを制御できます。
次に、隣接するロボットと仮想ターゲット ロボット間の仮想座標を介した相互作用により、望ましい小隊を実現することができます。
特に、相対パラメトリック変位は、任意の順序付けシーケンスで実現できます。
厳密な分析は、任意の初期位置からの共通の望ましい経路上の自発的順序付け小隊へのグローバルな収束を保証するために提供されます。
3 台の HUSTER-0.3 無人水上艦 (USV) を使用した 2D 実験は、提案された DGVF アルゴリズムの実際的な有効性を検証するために実施され、3D 数値シミュレーションは、高次元のマルチロボット経路航法ミッションに取り組む際のその有効性と堅牢性を実証するために提示されます。
一部のロボットは故障します。

要約(オリジナル)

In this paper, we propose a distributed guiding-vector-field (DGVF) algorithm for a team of robots to form a spontaneous-ordering platoon moving along a predefined desired path in the n-dimensional Euclidean space. Particularly, by adding a path parameter as an additional virtual coordinate to each robot, the DGVF algorithm can eliminate the singular points where the vector fields vanish, and govern robots to approach a closed and even self-intersecting desired path. Then, the interactions among neighboring robots and a virtual target robot through their virtual coordinates enable the realization of the desired platoon; in particular, relative parametric displacements can be achieved with arbitrary ordering sequences. Rigorous analysis is provided to guarantee the global convergence to the spontaneous-ordering platoon on the common desired path from any initial positions. 2D experiments using three HUSTER-0.3 unmanned surface vessels (USVs) are conducted to validate the practical effectiveness of the proposed DGVF algorithm, and 3D numerical simulations are presented to demonstrate its effectiveness and robustness when tackling higher-dimensional multi-robot path-navigation missions and some robots breakdown.

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