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Planification de trajectoires de couverture multirobot à grande échelle sur des grilles avec déconfliction de trajectoires

Created by
  • Haebom

Auteur

Jingtao Tang, Zining Mao, Hang Ma

Contour

Cet article présente une nouvelle méthode pour résoudre le problème de planification de chemin de recherche de zone multi-robots (MCPP) sur une grille 2D à 4 voisins. Les méthodes existantes calculent d'abord l'arbre de recherche sur une grille coordonnée par quadrants, puis génèrent le chemin à l'aide du paradigme de recherche par arbre couvrant (STC). Ce paradigme présente la limitation de son application aux grilles comportant des blocs 2x2 partiellement occultés. Dans cet article, nous proposons un paradigme STC étendu (ESTC) qui redéfinit le problème directement sur la grille, garantissant une recherche complète même dans les grilles comportant des blocs partiellement occultés. De plus, nous présentons un nouveau cadre algorithmique, LS-MCPP, qui intègre ESTC et trois nouveaux opérateurs de voisinage dans la stratégie de recherche locale. Enfin, nous intégrons une procédure de post-traitement polyvalente qui applique d'abord la technique de recherche de chemin multi-agents (MAPF) à la MCPP pour résoudre les collisions entre robots et prendre en compte les coûts de virage, améliorant ainsi son applicabilité pratique. Les résultats expérimentaux montrent que la solution peut être générée en quelques minutes, même sur des grilles comportant jusqu'à 100 robots et des tailles de 256x256, et la faisabilité d'applications réelles est vérifiée par validation à l'aide de vrais robots.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Nous présentons une nouvelle solution MCPP applicable même aux réseaux avec des blocs partiellement bloqués.
Le paradigme ESTC garantit une exploration complète et une non-optimalité contrainte.
Amélioration de la qualité et de l'efficacité des solutions grâce au cadre algorithmique LS-MCPP.
Intégration des techniques MAPF pour résoudre les collisions entre robots et prendre en compte les coûts de rotation.
Confirmation de l'applicabilité aux environnements réels grâce à une vérification à l'aide de robots réels.
Fournir des solutions efficaces pour les réseaux à grande échelle et un grand nombre de robots.
Limitations:
Une analyse supplémentaire est nécessaire pour déterminer si l’algorithme proposé garantit l’optimalité.
Une évaluation de la robustesse est nécessaire pour différents environnements et types d’obstacles.
L’analyse et l’amélioration de la complexité informatique du processus d’intégration MAPF sont nécessaires.
Une validation supplémentaire de la généralisabilité est nécessaire en raison des limites de l’environnement expérimental.
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