We study the problem of assigning robots with actions to track targets. The objective is to optimize the robot team's tracking quality which can be defined as the reduction in the uncertainty of the targets' states. Specifically, we consider two assignment problems given the different sensing capabilities of the robots. In the first assignment problem, a single robot is sufficient to track a target. To this end, we present a greedy algorithm (Algorithm 1) that assigns a robot with its action to each target. We prove that the greedy algorithm has a 1/2 approximation bound and runs in polynomial time. Then, we study the second assignment problem where two robots are necessary to track a target. We design another greedy algorithm (Algorithm 2) that assigns a pair of robots with their actions to each target. We prove that the greedy algorithm achieves a 1/3 approximation bound and has a polynomial running time. Moreover, we illustrate the performance of the two greedy algorithms in the ROS-Gazebo environment where the tracking patterns of one robot following one target using Algorithm 1 and two robots following one target using Algorithm 2 are clearly observed. Further, we conduct extensive comparisons to demonstrate that the two greedy algorithms perform close to their optimal counterparts and much better than their respective (1/2 and 1/3) approximation bounds.


翻译:我们研究为机器人分配动作以跟踪目标的问题。其目标是最优化机器人团队的跟踪质量,该质量可定义为目标状态不确定性的降低程度。具体而言,我们考虑机器人具有不同感知能力时的两种分配问题。在第一种分配问题中,单个机器人即可充分跟踪一个目标。为此,我们提出一种贪心算法(算法1),为每个目标分配一个机器人及其动作。我们证明该贪心算法具有1/2近似比且可在多项式时间内运行。随后,我们研究第二种分配问题,其中需要两个机器人才能跟踪一个目标。我们设计另一种贪心算法(算法2),为每个目标分配一对机器人及其动作。我们证明该贪心算法达到1/3近似比且具有多项式运行时间。此外,我们在ROS-Gazebo环境中展示了两种贪心算法的性能,其中可清晰观察到算法1中一个机器人跟踪一个目标以及算法2中两个机器人跟踪一个目标的跟踪模式。进一步地,我们通过广泛对比验证了两种贪心算法的性能接近其最优解,并远优于其各自的(1/2和1/3)近似比界限。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
VIP会员
最新内容
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
10+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
5+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
8+阅读 · 7月19日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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