This paper addresses the Multi-Robot Active Information Acquisition (AIA) problem, where a team of mobile robots, communicating through an underlying graph, estimates a hidden state expressing a phenomenon of interest. Applications like target tracking, coverage and SLAM can be expressed in this framework. Existing approaches, though, are either not scalable, unable to handle dynamic phenomena or not robust to changes in the communication graph. To counter these shortcomings, we propose an Information-aware Graph Block Network (I-GBNet), an AIA adaptation of Graph Neural Networks, that aggregates information over the graph representation and provides sequential-decision making in a distributed manner. The I-GBNet, trained via imitation learning with a centralized sampling-based expert solver, exhibits permutation equivariance and time invariance, while harnessing the superior scalability, robustness and generalizability to previously unseen environments and robot configurations. Experiments on significantly larger graphs and dimensionality of the hidden state and more complex environments than those seen in training validate the properties of the proposed architecture and its efficacy in the application of localization and tracking of dynamic targets.


翻译:本文论述多机器人主动信息采集问题,即一组移动机器人通过一个基本图表进行沟通,估计一个隐蔽的状态,表明一种感兴趣的现象;目标跟踪、覆盖面和SLAM等应用可以在这个框架内表达;虽然现有方法不是可缩放的,无法处理动态现象,或对通信图的变化不强力;为克服这些缺陷,我们提议建立一个信息觉图块网络(I-GBNet),即图神经网络的AIA适应,将图示上的信息汇总起来,并以分布方式提供顺序决策;I-GBNet,通过模仿学习,以集中的抽样专家求解器进行培训,显示变异性和时间变化性,同时利用先前看不见的环境和机器人配置的较强的伸缩性、稳健性和可概括性;对隐藏状态和较培训中看到的更复杂的环境的较大得多的图形和维度进行实验,以验证拟议建筑的特性及其在应用动态目标的地方化和跟踪方面的效力。

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