The pursuit domain, or predator-prey problem is a standard testbed for the study of coordination techniques. In spite that its problem setup is apparently simple, it is challenging for the research of the emerged swarm intelligence. This paper presents a particle swarm optimization (PSO) based cooperative coevolutionary algorithm for the (predator) robots, called CCPSO-R, where real and virtual robots coexist in an evolutionary algorithm (EA). Virtual robots sample and explore the vicinity of the corresponding real robots and act as their action spaces, while the real robots consist of the real predators who actually pursue the prey robot without fixed behavior rules under the immediate guidance of the fitness function, which is designed in a modular manner with very limited domain knowledge. In addition, kinematic limits and collision avoidance considerations are integrated into the update rules of robots. Experiments are conducted on a scalable swarm of predator robots with 4 types of preys, the results of which show the reliability, generality, and scalability of the proposed CCPSO-R. Comparison with a representative dynamic path planning based algorithm Multi-Agent Real-Time Pursuit (MAPS) further shows the effectiveness of CCPSO-R. Finally, the codes of this paper are public available at: https://github.com/LijunSun90/pursuitCCPSOR.


翻译:追寻领域或捕食者猎物问题是用于研究协调技术的标准测试场所。尽管问题设置显然很简单,但对于正在形成的群温智能的研究来说,它具有挑战性。本文展示了以粒子群优化(PSO)为基础的(捕食者)机器人合作进化算法,称为CCPSO-R,其中真实和虚拟机器人以进化算法(EA)共存。虚拟机器人抽样并探索相应真实机器人的周边,并作为其行动空间,而真正的机器人则由真正捕食者组成,这些捕食者实际在健身功能的即时指导下,在没有固定行为规则的情况下追求猎物机器人,这是以模块化方式设计的。此外,运动限制和避免碰撞的考虑被纳入了机器人的更新规则。实验是在4类猎物的捕食者中可变的群中进行,其结果显示拟议的CPSO-R的可靠性、普遍性和可扩展性。比较与具有代表性的多-ARC/MAPS 的多-R-SR 公共文件。

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