We study the problem of motion planning for a collection of $n$ labeled unit disc robots in a polygonal environment. We assume that the robots have revolving areas around their start and final positions: that each start and each final is contained in a radius $2$ disc lying in the free space, not necessarily concentric with the start or final position, which is free from other start or final positions. This assumption allows a weakly-monotone motion plan, in which robots move according to an ordering as follows: during the turn of a robot $R$ in the ordering, it moves fully from its start to final position, while other robots do not leave their revolving areas. As $R$ passes through a revolving area, a robot $R'$ that is inside this area may move within the revolving area to avoid a collision. Notwithstanding the existence of a motion plan, we show that minimizing the total traveled distance in this setting, specifically even when the motion plan is restricted to be weakly-monotone, is APX-hard, ruling out any polynomial-time $(1+\epsilon)$-approximation algorithm. On the positive side, we present the first constant-factor approximation algorithm for computing a feasible weakly-monotone motion plan. The total distance traveled by the robots is within an $O(1)$ factor of that of the optimal motion plan, which need not be weakly monotone. Our algorithm extends to an online setting in which the polygonal environment is fixed but the initial and final positions of robots are specified in an online manner. Finally, we observe that the overhead in the overall cost that we add while editing the paths to avoid robot-robot collision can vary significantly depending on the ordering we chose. Finding the best ordering in this respect is known to be NP-hard, and we provide a polynomial time $O(\log n \log \log n)$-approximation algorithm for this problem.


翻译:我们研究的是在多边形环境中收集有标签的单位盘机器人的运动规划问题。 我们假设机器人在开始和最后位置周围都有旋转区域: 每一个起始和决点都包含在位于自由空间的半径$2美元盘中, 不一定与起始或最后位置相近, 并且没有其他开始或最后位置。 这个假设允许一个微弱的移动计划, 机器人根据以下命令移动 : 在机器人在命令中旋转时, 它会从开始的位置完全移动到最后位置, 而其他机器人则不会离开其最初的旋转区域。 当美元通过一个旋转区域时, 位于该区域内的机器人 $R 可能会在旋转区域内移动, 以避免碰撞。 尽管存在一个运动计划, 我们表明, 最小移动的总距离, 特别是当运动计划被限制为微弱- monotoone 、 APX- 硬性、 排除任何多边- 美元( 1° ) 但它不会离开其初始位置, 而其他机器人不会离开其初步旋转区域。 在旋转区域里, 一个机器人的旋转区域里, 将一个固定的轨道上, 将一个固定的电动的电算法 。

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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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