Self-organizing Multiagent Target Enclosing under Limited Information and Safety Guarantees

要約

この論文では、非ホロノミック マルチエージェント システムを使用してターゲット包囲問題に対処するアプローチを紹介します。このシステムでは、エージェントが固定ターゲットの周囲の包囲形状で自己組織化します。
私たちのアプローチでは、エージェントは離れているときに独立して望ましい包囲ジオメトリに向かって移動し、衝突が差し迫っているときに衝突回避メカニズムをアクティブにすることで、エージェント間の安全性を保証します。
私たちのアプローチは、特別なポテンシャル関数とスライディング多様体を考案することにより、グローバルな囲み動作とローカルな衝突回避メカニズムを組み合わせたものです。
我々は、エージェントが他のすべてのエージェントとの安全性を確保する必要はないことを厳密に示し、(任意のエージェントに対して) 群れ全体での衝突を回避するには安全性を確保するのに十分な最も近い衝突エージェントの概念を提案します。
提案された制御は、ターゲットの周りに固定または事前に確立されたエージェント配置の必要性を排除し、エージェントとターゲットの間の相対情報のみを必要とします。
これにより、当社の設計は、グローバル情報が限られているシナリオにとって特に魅力的なものとなり、通信要件が大幅に軽減されます。
最後に、提案された方法の有効性を証明するためにシミュレーション結果を提示します。

要約(オリジナル)

This paper introduces an approach to address the target enclosing problem using non-holonomic multiagent systems, where agents self-organize on the enclosing shape around a fixed target. In our approach, agents independently move toward the desired enclosing geometry when apart and activate the collision avoidance mechanism when a collision is imminent, thereby guaranteeing inter-agent safety. Our approach combines global enclosing behavior and local collision avoidance mechanisms by devising a special potential function and sliding manifold. We rigorously show that an agent does not need to ensure safety with every other agent and put forth a concept of the nearest colliding agent (for any arbitrary agent) with whom ensuring safety is sufficient to avoid collisions in the entire swarm. The proposed control eliminates the need for a fixed or pre-established agent arrangement around the target and requires only relative information between an agent and the target. This makes our design particularly appealing for scenarios with limited global information, hence significantly reducing communication requirements. We finally present simulation results to vindicate the efficacy of the proposed method.

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