Deployment of an Aerial Multi-agent System for Automated Task Execution in Large-scale Underground Mining Environments

要約

この記事では、マルチエージェント運用をサポートするための最小限のインフラストラクチャを備えた大規模な地下環境に空中マルチエージェント システムを展開するためのフレームワークを紹介します。
マルチエージェントの目的は、鉱山オペレーターがオンザフライで入力する鉱山内の検査タスクを最適かつ事後的に割り当てて実行することです。
現在利用可能なタスクのエージェント チームへの割り当ては、オークション ベースのシステムを通じて行われます。このシステムでは、エージェントが利用可能なタスクに入札します。中央オークション開催者は、このシステムを使用してタスクをエージェントに最適に割り当てることができます。
モバイル Wi-Fi メッシュは、エージェント間通信およびエージェントとタスク アロケータ間の双方向通信をサポートし、タスクの実行は完全にインフラストラクチャなしで実行されます。
達成すべきタスクが与えられると、バックチェーン手法を使用して、エージェント機能のプールから動作ツリーを生成することによって、信頼性の高いモジュール形式のエージェント動作が合成されます。
提案されたフレームワークのオークション システムは事後対応型で、ユーザーフレンドリーなオペレーター インターフェイスを通じて、外出先でいつでもオペレーターが指定した新しいタスクの追加をサポートします。
このフレームワークは、約 200 メートルの環境内に分散したいくつかの検査場所で、3 つの空中エージェントを使用して実際の地下採掘環境で検証されています。
提案されたフレームワークは、地下環境における迅速な検査、ガス検出、分散センシングおよびマッピングなどを含むミッションに利用できます。
提案されたフレームワークとその現場展開は、大規模な地下環境における信頼性の高い自動化の推進に貢献し、日常的なタスクと危険なタスクの両方を人間のオペレーターから自律型航空機ロボットにオフロードします。

要約(オリジナル)

In this article, we present a framework for deploying an aerial multi-agent system in large-scale subterranean environments with minimal infrastructure for supporting multi-agent operations. The multi-agent objective is to optimally and reactively allocate and execute inspection tasks in a mine, which are entered by a mine operator on-the-fly. The assignment of currently available tasks to the team of agents is accomplished through an auction-based system, where the agents bid for available tasks, which are used by a central auctioneer to optimally assigns tasks to agents. A mobile Wi-Fi mesh supports inter-agent communication and bi-directional communication between the agents and the task allocator, while the task execution is performed completely infrastructure-free. Given a task to be accomplished, a reliable and modular agent behavior is synthesized by generating behavior trees from a pool of agent capabilities, using a back-chaining approach. The auction system in the proposed framework is reactive and supports addition of new operator-specified tasks on-the-go, at any point through a user-friendly operator interface. The framework has been validated in a real underground mining environment using three aerial agents, with several inspection locations spread in an environment of almost 200 meters. The proposed framework can be utilized for missions involving rapid inspection, gas detection, distributed sensing and mapping etc. in a subterranean environment. The proposed framework and its field deployment contributes towards furthering reliable automation in large-scale subterranean environments to offload both routine and dangerous tasks from human operators to autonomous aerial robots.

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