In this paper, we propose a cooperative long-term task execution (LTTE) algorithm for protecting a moving target into the interior of an ordering-flexible convex hull by a team of robots resiliently in the changing environments. Particularly, by designing target-approaching and sensing-neighbor collision-free subtasks, and incorporating these subtasks into the constraints rather than the traditional cost function in an online constraint-based optimization framework, the proposed LTTE can systematically guarantee long-term target convoying under changing environments in the n-dimensional Euclidean space. Then, the introduction of slack variables allow for the constraint violation of different subtasks; i.e., the attraction from target-approaching constraints and the repulsion from time-varying collision-avoidance constraints, which results in the desired formation with arbitrary spatial ordering sequences. Rigorous analysis is provided to guarantee asymptotical convergence with challenging nonlinear couplings induced by time-varying collision-free constraints. Finally, 2D experiments using three autonomous mobile robots (AMRs) are conducted to validate the effectiveness of the proposed algorithm, and 3D simulations tackling changing environmental elements, such as different initial positions, some robots suddenly breakdown and static obstacles are presented to demonstrate the multi-dimensional adaptability, robustness and the ability of obstacle avoidance of the proposed method.


翻译:本文提出一种面向移动目标保护的协同长期任务执行(LTTE)算法,通过机器人团队在动态环境中弹性地将目标围入可灵活排序的凸包内部。具体而言,通过设计目标接近与感知邻居避碰子任务,并在在线约束优化框架中将子任务以约束条件(而非传统代价函数)形式嵌入,所提LTTE算法可在n维欧氏空间中系统性保障长期目标护送任务在动态环境中的执行。引入松弛变量后,不同子任务的约束可被松弛——即目标接近约束的吸引力与时变避碰约束的排斥力相互作用,从而形成具有任意空间排序序列的期望编队。严格的理论分析证明了系统在含时变避碰约束引发的非线性耦合条件下具有渐近收敛性。最终,通过三台自主移动机器人的二维实验验证了算法有效性,并开展三维仿真模拟动态环境要素(包含不同初始位置、部分机器人突发故障及静态障碍物),充分证明了所提方法的多维适应性、鲁棒性及障碍规避能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
相关资讯
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员