We consider the problem of connected coordinated motion planning for a large collective of simple, identical robots: From a given start grid configuration of robots, we need to reach a desired target configuration via a sequence of parallel, collision-free robot motions, such that the set of robots induces a connected grid graph at all integer times. The objective is to minimize the makespan of the motion schedule, i.e., to reach the new configuration in a minimum amount of time. We show that this problem is NP-complete, even for deciding whether a makespan of 2 can be achieved, while it is possible to check in polynomial time whether a makespan of 1 can be achieved. On the algorithmic side, we establish simultaneous constant-factor approximation for two fundamental parameters, by achieving constant stretch for constant scale. Scaled shapes (which arise by increasing all dimensions of a given object by the same multiplicative factor) have been considered in previous seminal work on self-assembly, often with unbounded or logarithmic scale factors; we provide methods for a generalized scale factor, bounded by a constant. Moreover, our algorithm achieves a constant stretch factor: If mapping the start configuration to the target configuration requires a maximum Manhattan distance of $d$, then the total duration of our overall schedule is $\mathcal{O}(d)$, which is optimal up to constant factors.


翻译:我们研究大量简单、相同机器人的连通协调运动规划问题:从给定的机器人初始网格配置出发,需要通过一系列并行的、无碰撞的机器人运动达到期望的目标配置,且在所有整数时刻机器人的集合均诱导出连通的网格图。目标是最小化运动调度的时间跨度,即尽可能快地到达新配置。我们证明该问题是NP完全的,即使判断时间跨度是否为2也是NP完全的,而判断时间跨度是否为1则可在多项式时间内完成。在算法方面,我们通过实现常数的伸缩和尺度,建立了针对两个基本参数的同步常数因子近似。伸缩形状(通过将给定物体的所有维度乘以相同倍数得到)已出现在自组装领域的开创性工作中,通常使用无界或对数尺度因子;我们为有界于常数的广义尺度因子提供了方法。此外,我们的算法实现了常数伸缩因子:若将初始配置映射到目标配置所需的最大曼哈顿距离为$d$,则整体调度的总持续时间为$\mathcal{O}(d)$,这在常数因子意义下是最优的。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
3+阅读 · 2015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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月28日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21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
5+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
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
4+阅读 · 6月17日
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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月28日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
相关基金
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
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
3+阅读 · 2015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
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