Despite recent progress on trajectory planning of multiple robots and path planning of a single tethered robot, planning of multiple tethered robots to reach their individual targets without entanglements remains a challenging problem. In this paper, we present a complete approach to address this problem. Firstly, we propose a multi-robot tether-aware representation of homotopy, using which we can efficiently evaluate the feasibility and safety of a potential path in terms of (1) the cable length required to reach a target following the path, and (2) the risk of entanglements with the cables of other robots. Then, the proposed representation is applied in a decentralized and online planning framework that includes a graph-based kinodynamic trajectory finder and an optimization-based trajectory refinement, to generate entanglement-free, collision-free and dynamically feasible trajectories. The efficiency of the proposed homotopy representation is compared against existing single and multiple tethered robot planning approaches. Simulations with up to 8 UAVs show the effectiveness of the approach in entanglement prevention and its real-time capabilities. Flight experiments using 3 tethered UAVs verify the practicality of the presented approach.


翻译:尽管在多机器人的轨迹规划和单一系网机器人的路径规划方面最近取得了进展,但规划多个系网机器人在没有纠缠的情况下达到其个别目标仍是一个具有挑战性的问题。在本文件中,我们提出了一个解决这一问题的完整方法。首先,我们提出一个多机器人系网,能够有效地评估一条潜在路径的可行性和安全性,即(1) 达到一条路径之后的目标所需的电缆长度,(2) 与其他机器人的电缆发生缠绕的风险。然后,拟议的代表性应用到一个分散的在线规划框架中,其中包括一个基于图表的动态动力轨迹发现器和基于优化的轨迹改进,以产生无缠绕、无碰撞和动态可行的轨迹。拟议的同式代表的效率比对现有的单一和多个系网罗式机器人规划方法。与8个无人驾驶飞行器的模拟显示了在纠结预防方法及其实时能力方面的有效性。飞行实验使用了3个断流式UAAVs,以核实所提出的方法的实用性。

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