In this paper, we consider the problem of protecting a high-value area from being breached by sheep agents by crafting motions for dog robots. We use control barrier functions to pose constraints on the dogs' velocities that induce repulsion in the sheep relative to the high-value area. This paper extends the results developed in our prior work on the same topic in three ways. Firstly, we implement and validate our previously developed centralized herding algorithm on many robots. We show herding of up to five sheep agents using three dog robots. Secondly, as an extension to the centralized approach, we develop two distributed herding algorithms, one favoring feasibility while the other favoring optimality. In the first algorithm, we allocate a unique sheep to a unique dog, making that dog responsible for herding its allocated sheep away from the protected zone. We provide feasibility proof for this approach, along with numerical simulations. In the second algorithm, we develop an iterative distributed reformulation of the centralized algorithm, which inherits the optimality (i.e. budget efficiency) from the centralized approach. Lastly, we conduct real-world experiments of these distributed algorithms and demonstrate herding of up to five sheep agents using five dog robots.


翻译:本文研究通过设计牧羊犬机器人的运动轨迹,保护高价值区域免受羊群智能体入侵的问题。我们采用控制障碍函数对牧羊犬机器人的速度施加约束,促使羊群产生远离高价值区域的排斥运动。本研究在以下三个方面拓展了前期同类研究成果:首先,实现了先前开发的集中式牧羊算法在多机器人系统上的验证,成功使用三台牧羊犬机器人围堵五只羊群智能体;其次,作为集中式方法的扩展,提出两种分布式牧羊算法——其中一种侧重可行性,另一种侧重最优性。第一种算法通过为每只牧羊犬分配专属羊群目标,使其负责将指定羊群驱离保护区,我们给出了该方法的可行性证明及数值仿真结果。第二种算法将集中式算法重构为迭代分布式形式,继承了集中式方法的最优性(即预算效率);最后,通过真实世界实验验证了这些分布式算法的有效性,成功使用五台牧羊犬机器人围堵五只羊群智能体。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员