Behavioral-based circular formation control for robot swarms

要約

この論文は、個体間で衝突することなく凸状の経路を周回するロボットの群れを調整することに焦点を当てています。
個々のロボットにはブレーキ機能がなく、一定の異なる速度を維持しながらコースを調整することしかできません。
ロボット間の空間関係を制御する代わりに、私たちのフォーメーション制御アルゴリズムは、竜巻に群がる魚の行動を模倣する高密度のロボットの群れを展開することを目的としています。
この目的を安全に達成するために、スケーラブルな追い越しルール、ガイド ベクトル フィールド、およびスムーズな追い越しを容易にする適応半径を備えたコントロール バリア関数の組み合わせを採用します。
ロボットの意思決定プロセスは分散されており、ローカル情報のみに依存します。
実際の用途には、集中化されたコマンドを使用せずに群れの回復力を追加した防御構造や護衛任務が含まれます。
私たちは、提案された戦略を厳密に分析し、高密度の一輪車を含む数値シミュレーションを通じてその有効性を検証します。

要約(オリジナル)

This paper focuses on coordinating a robot swarm orbiting a convex path without collisions among the individuals. The individual robots lack braking capabilities and can only adjust their courses while maintaining their constant but different speeds. Instead of controlling the spatial relations between the robots, our formation control algorithm aims to deploy a dense robot swarm that mimics the behavior of tornado schooling fish. To achieve this objective safely, we employ a combination of a scalable overtaking rule, a guiding vector field, and a control barrier function with an adaptive radius to facilitate smooth overtakes. The decision-making process of the robots is distributed, relying only on local information. Practical applications include defensive structures or escorting missions with the added resiliency of a swarm without a centralized command. We provide a rigorous analysis of the proposed strategy and validate its effectiveness through numerical simulations involving a high density of unicycles.

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