Transient Multi-Agent Path Finding for Lifelong Navigation in Dense Environments

要約

マルチエージェント パス検索 (MAPF) は、初期構成から特定のターゲット構成までの一連のエージェントの競合のないパスを検索します。
Lifelong MAPF (LMAPF) 問題は、エージェントが現在のターゲットに到達したときに新しいターゲットを受け取るという、よく研究された MAPF のオンライン バージョンです。
LMAPF を解決するための一般的なアプローチは、これを一連の MAPF 問題として扱い、エージェントの現在の構成から現在のターゲットまで定期的に再計画することです。
このアプローチの重大な欠点は、MAPF ではエージェントがすべてのエージェントが同時にターゲットに到達する構成に到達する必要があり、これが LMAPF にとって不必要な制限となることです。
この欠点を間接的に軽減する技術が提案されています。
これらの緩和手法が失敗するケースについて説明します。
代替案として、我々は、修正された MAPF 問題のシーケンスを解くことによって LMAPF 問題を解決することを提案します。その目的は、各エージェントが最終的にそのターゲットを訪問することですが、必ずしもすべてのエージェントが同時に訪問する必要はありません。
我々は、この MAPF バリアントを Transient MAPF (TMPF) と呼び、既存の MAPF アルゴリズムに基づいてこれを解決するためのいくつかのアルゴリズムを提案します。
限定的な実験評価により、LMAPF フレームワークで MAPF アルゴリズムの代わりに TMPF アルゴリズムを使用すると、システムのスループットが大幅に向上する可能性があるいくつかのケースが特定されています。

要約(オリジナル)

Multi-Agent Path Finding (MAPF) deals with finding conflict-free paths for a set of agents from an initial configuration to a given target configuration. The Lifelong MAPF (LMAPF) problem is a well-studied online version of MAPF in which an agent receives a new target when it reaches its current target. The common approach for solving LMAPF is to treat it as a sequence of MAPF problems, periodically replanning from the agents’ current configurations to their current targets. A significant drawback in this approach is that in MAPF the agents must reach a configuration in which all agents are at their targets simultaneously, which is needlessly restrictive for LMAPF. Techniques have been proposed to indirectly mitigate this drawback. We describe cases where these mitigation techniques fail. As an alternative, we propose to solve LMAPF problems by solving a sequence of modified MAPF problems, in which the objective is for each agent to eventually visit its target, but not necessarily for all agents to do so simultaneously. We refer to this MAPF variant as Transient MAPF (TMAPF) and propose several algorithms for solving it based on existing MAPF algorithms. A limited experimental evaluation identifies some cases where using a TMAPF algorithm instead of a MAPF algorithm with an LMAPF framework can improve the system throughput significantly.

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