Distributed Formation Shape Control of Identity-less Robot Swarms

要約

事前に定義された形状制約を満たすために、ロボットがトポロジカルな隣接物を識別するために一意のラベルを必要とするほとんどの形成戦略とは異なり、ここでは、文献ではほとんど研究されていない、均質な群れにおける同一性のない分散形状形成の問題を研究します。
アイデンティティの欠如は、アイデンティティのないフォーメーションの形状制御に適した適切なターゲットフォーメーションとローカル動作をどのように設計するかという独特の課題を生み出します。
この課題に対処するために、次の新しい結果を提案します。
まず、固有のアイデンティティの使用を避けるために、動的フォーメーション記述法を提案し、局所的に分散された方法でロボットのフォーメーションの合意を解決します。
第二に、アイデンティティのない分散形成を処理するために、局所的に感知された情報に基づいて均一な群れに対する完全に分散された制御則を提案します。
既存の方法はターゲットの編隊が静止している単純な場合に適用できますが、私たちの方法は、並進、回転、さらには形状の変形など、より一般的な編隊の操縦に取り組むことができます。
提案した編隊戦略の有効性と堅牢性を検証するために、数値シミュレーションと飛行実験の両方が提示されます。

要約(オリジナル)

Different from most of the formation strategies where robots require unique labels to identify topological neighbors to satisfy the predefined shape constraints, we here study the problem of identity-less distributed shape formation in homogeneous swarms, which is rarely studied in the literature. The absence of identities creates a unique challenge: how to design appropriate target formations and local behaviors that are suitable for identity-less formation shape control. To address this challenge, we propose the following novel results. First, to avoid using unique identities, we propose a dynamic formation description method and solve the formation consensus of robots in a locally distributed manner. Second, to handle identity-less distributed formations, we propose a fully distributed control law for homogeneous swarms based on locally sensed information. While the existing methods are applicable to simple cases where the target formation is stationary, ours can tackle more general maneuvering formations such as translation, rotation, or even shape deformation. Both numerical simulation and flight experiment are presented to verify the effectiveness and robustness of our proposed formation strategy.

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