39、有限信息下异构机器人的分布式编队控制

有限信息下异构机器人的分布式编队控制

在多机器人任务中，让机器人组成编队往往具有诸多优势，例如能最大化区域覆盖范围、传感器覆盖范围，还能在快速集体移动时减少相互碰撞。同时，机器人的异构性在很多场景下也十分有益，从控制的简约性、预算考量到任务专业化，具有不同能力的简单机器人更受青睐。然而，在现实世界中，机器人之间的信息可能并不完善或仅部分已知，通信也可能不稳定，机器人硬件也有随时故障的可能，这些因素给机器人编队的创建和维护带来了巨大挑战。

1. 现有方法的局限性

目前存在多种编队控制方法，但都有各自的不足：
- 集中处理方式 ：部分方法将处理集中在单个机器人上，或预先集中计算部分路径。这种方式存在单点故障问题，一旦负责处理的机器人出现故障，整个编队控制就会受到影响。
- 领导者 - 追随者模式 ：包括分层领导方式在内，虽然定义了多个领导层级，但领导者的故障会导致编队部分功能失效。一些链式机器人技术，无论是预定义机器人顺序还是在运行时确定顺序，都可能受到单个机器人故障的较大影响。
- 局部规则维持编队方式 ：例如 Hadaegh 等人的方法允许动态添加和移除编队成员，但扩展性不佳，因为所有成员都需要相互通信；Leonard 和 Fiorelli 的方法使用虚拟机器人来组织编队，对机器人故障有一定的鲁棒性，但要求机器人有共享的参考框架；其他类似方法往往特定于某个领域，无法支持大量潜在的编队形式。

2. 分布式编队控制方法

我们提出的分布式编队控制方法旨在应对上述挑战，允许信息有限（未知群体规模、无共享坐标、无预定义关系）的异构机器人