Computation load-sharing across a network of heterogeneous robots is a promising approach to increase robots capabilities and efficiency as a team in extreme environments. However, in such environments, communication links may be intermittent and connections to the cloud or internet may be nonexistent. In this paper we introduce a communication-aware, computation task scheduling problem for multi-robot systems and propose an integer linear program (ILP) that optimizes the allocation of computational tasks across a network of heterogeneous robots, accounting for the networked robots' computational capabilities and for available (and possibly time-varying) communication links. We consider scheduling of a set of inter-dependent required and optional tasks modeled by a dependency graph. We present a consensus-backed scheduling architecture for shared-world, distributed systems. We validate the ILP formulation and the distributed implementation in different computation platforms and in simulated scenarios with a bias towards lunar or planetary exploration scenarios. Our results show that the proposed implementation can optimize schedules to allow a threefold increase the amount of rewarding tasks performed (e.g., science measurements) compared to an analogous system with no computational load-sharing.


翻译:在极端环境中,通信联系可能是间断的,与云或互联网的连接可能不存在。在本文中,我们引入了通信意识,计算多机器人系统的任务时间安排问题,并提出了一个整数线性程序(ILP),该程序将计算任务的分配优化到多混机器人网络中,计算网络机器人的计算能力以及可用(和可能的时间比对)通信连接。我们考虑将一组依赖性图表的所需和可选任务安排在这种环境中。我们为共享世界、分布式系统提供了一个协商一致支持的时间安排架构。我们验证了ILP的编制,并在不同的计算平台和模拟情景中分配了实施,偏向润月或行星探索情景。我们的结果显示,拟议的实施可以优化时间表,使完成的奖励任务(例如科学测量)比没有计算式分担工作量的类似系统增加三倍。

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归纳逻辑程序设计(ILP)是机器学习的一个分支,它依赖于逻辑程序作为一种统一的表示语言来表达例子、背景知识和假设。基于一阶逻辑的ILP具有很强的表示形式,为多关系学习和数据挖掘提供了一种很好的方法。International Conference on Inductive Logic Programming系列始于1991年,是学习结构化或半结构化关系数据的首要国际论坛。最初专注于逻辑程序的归纳,多年来,它大大扩展了研究范围,并欢迎在逻辑学习、多关系数据挖掘、统计关系学习、图形和树挖掘等各个方面作出贡献,学习其他(非命题)基于逻辑的知识表示框架,探索统计学习和其他概率方法的交叉点。官网链接:https://ilp2019.org/
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