There has been growing interest in the use of multi-robot systems in various tasks and scenarios. The main attractiveness of such systems is their flexibility, robustness, and scalability. An often overlooked yet promising feature is system modularity, which offers the possibility to harness agent specialization, while also enabling system-level upgrades. However, altering the agents' capacities can change the exploration-exploitation balance required to maximize the system's performance. Here, we study the effect of a swarm's heterogeneity on its exploration-exploitation balance while tracking multiple fast-moving evasive targets under the Cooperative Multi-Robot Observation of Multiple Moving Targets framework. To this end, we use a decentralized search and tracking strategy with adjustable levels of exploration and exploitation. By indirectly tuning the balance, we first confirm the presence of an optimal balance between these two key competing actions. Next, by substituting slower moving agents with faster ones, we show that the system exhibits a performance improvement without any modifications to the original strategy. In addition, owing to the additional amount of exploitation carried out by the faster agents, we demonstrate that a heterogeneous system's performance can be further improved by reducing an agent's level of connectivity, to favor the conduct of exploratory actions. Furthermore, in studying the influence of the density of swarming agents, we show that the addition of faster agents can counterbalance a reduction in the overall number of agents while maintaining the level of tracking performance. Finally, we explore the challenges of using differentiated strategies to take advantage of the heterogeneous nature of the swarm.


翻译:在各种任务和情景中,对多机器人系统的使用越来越感兴趣,这些系统的主要吸引力在于其灵活性、稳健性和可伸缩性。一个经常被忽视但有希望的特征是系统模块化,它提供了利用代理专门化的可能性,同时也促进了系统层面的升级。然而,改变代理人的能力可以改变探索-开发平衡,从而最大限度地发挥系统绩效。在这里,我们研究群集的异质性能对其勘探-开发平衡的影响,同时跟踪多种移动目标的合作多机器人观测框架下的多重快速蒸发目标。为此,我们使用分散的搜索和跟踪战略,调整探索和开发的程度。我们首先通过间接调整平衡,确认这两种关键竞争行动之间存在最佳平衡。接着,用更快的替代较慢的移动剂,我们表明系统表现的改进程度没有给最初的战略带来任何变化。此外,由于加速的代理人利用了更多的开采优势,我们展示了一个分散式的搜索和跟踪战略,我们利用了可调整的代理人的升级程度,从而可以进一步降低其稳定性。

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