1、分布式双连通性检查：保障多机器人系统通信稳定

分布式双连通性检查：保障多机器人系统通信稳定

1. 引言

在分布式自主机器人系统的众多应用中，保持机器人之间的通信连接至关重要。以多机器人监控任务为例，若任意两个机器人能实时直接通信，它们就能高效协作。在小于机器人通信范围的环境中，这一条件容易满足；但在更大的环境里，机器人需主动调整位置，确保彼此能通过其他机器人间接通信，否则可能会失去协调。而且，为保证系统稳定性，当有机器人离开或故障时，其余机器人应仍能保持通信。像太空和水下探索、搜索救援以及清洁机器人等任务，都能从机器人间的有效通信中受益。

我们将机器人之间通过一系列在通信范围内的机器人传递信息的能力定义为连接性。而双连通性则要求任意两个机器人之间至少有两条不共享其他机器人的独立路径相连，这样移除任何一个机器人都不会导致系统断开连接。以往的多机器人监控算法基于机器人间直接通信的假设，限制了其在大环境中的应用。本文旨在开发一种分布式算法，用于检查机器人团队是否为双连通，为实现和维护双连通的多机器人结构迈出第一步。

2. 预备知识

• 图论定义
  • 内部顶点不相交路径 ：若两条路径除起点和终点外没有共同顶点，则称它们为内部顶点不相交路径。
  • 双连通图 ：若在图 G 中移除任何一个顶点后，任意两个顶点之间仍存在路径，则称图 G 为双连通图。
  • 双连通顶点 ：在图 G 中，若顶点 v1 和 v2 之间存在两条或更多内部顶点不相交路径，则称它们为双连通顶点。