Coordinated Guiding Vector Field Design for Ordering-Flexible Multi-Robot Surface Navigation

要約

ロボットのグループが目的の 2 次元 (2D) 表面上で操縦しながら、順序付けに柔軟な動作調整を実現するために、分散調整ガイド ベクトル場 (CGVF) を設計します。
CGVF は 3 つの項によって特徴付けられます。すなわち、ロボットを駆動して所望の表面に収束させる収束項、所望の表面上で操縦するための移動方向を提供する伝播項、および表面動作の調整を達成する調整項です。
ロボットグループの任意の順序。
表面パラメータを追加の仮想座標として設定することにより、提案されたアプローチは CGVF の潜在的な特異点を排除し、目的の表面への全体的な収束と、考えられるすべての初期条件から表面上での操作の両方を可能にします。
順序付けが柔軟な表面動作の調整は、各ロボットによって実現され、隣接するロボットと 2 つの仮想座標 (特定のターゲットの仮想座標とそれ自身の仮想座標) のみを共有するため、マルチロボットの表面ナビゲーションにおける通信と計算のコストが削減されます。
最後に、CGVF の有効性は広範な数値シミュレーションによって実証されています。

要約(オリジナル)

We design a distributed coordinated guiding vector field (CGVF) for a group of robots to achieve ordering-flexible motion coordination while maneuvering on a desired two-dimensional (2D) surface. The CGVF is characterized by three terms, i.e., a convergence term to drive the robots to converge to the desired surface, a propagation term to provide a traversing direction for maneuvering on the desired surface, and a coordinated term to achieve the surface motion coordination with an arbitrary ordering of the robotic group. By setting the surface parameters as additional virtual coordinates, the proposed approach eliminates the potential singularity of the CGVF and enables both the global convergence to the desired surface and the maneuvering on the surface from all possible initial conditions. The ordering-flexible surface motion coordination is realized by each robot to share with its neighbors only two virtual coordinates, i.e. that of a given target and that of its own, which reduces the communication and computation cost in multi-robot surface navigation. Finally, the effectiveness of the CGVF is substantiated by extensive numerical simulations.

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