We consider the problem of multi-robot path planning in a complex, cluttered environment with the aim of reducing overall congestion in the environment, while avoiding any inter-robot communication or coordination. Such limitations may exist due to lack of communication or due to privacy restrictions (for example, autonomous vehicles may not want to share their locations or intents with other vehicles or even to a central server). The key insight that allows us to solve this problem is to stochastically distribute the robots across different routes in the environment by assigning them paths in different topologically distinct classes, so as to lower congestion and the overall travel time for all robots in the environment. We outline the computation of topologically distinct paths in a spatio-temporal configuration space and propose methods for the stochastic assignment of paths to the robots. A fast replanning algorithm and a potential field based controller allow robots to avoid collision with nearby agents while following the assigned path. Our simulation and experiment results show a significant advantage over shortest path following under such a coordination-free setup.


翻译:我们考虑在一个复杂、杂乱的环境中规划多机器人路径的问题,目的是减少环境总体拥挤,同时避免任何机器人之间的通信或协调;这些限制可能由于缺乏通信或隐私限制而存在(例如,自主车辆可能不想与其他车辆或甚至中央服务器分享其位置或意图),使我们得以解决这个问题的关键见解是,在环境的不同路径上将机器人分流到不同的路径上,将机器人分流到不同的地形上,从而降低拥挤程度和所有机器人在环境中的总旅行时间。我们概述了在空间空间中不同地形特征的路径的计算,并提出向机器人分配路径的方法。快速再规划算法和潜在的外地控制器允许机器人在遵循指定路径时避免与附近物剂发生碰撞。我们的模拟和实验结果表明,在这种无协调的设置下,机器人在最短的路径上有很大的优势。

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