This paper considers the problem of safely coordinating a team of sensor-equipped robots to reduce uncertainty about a dynamical process, where the objective trades off information gain and energy cost. Optimizing this trade-off is desirable, but leads to a non-monotone objective function in the set of robot trajectories. Therefore, common multi-robot planners based on coordinate descent lose their performance guarantees. Furthermore, methods that handle non-monotonicity lose their performance guarantees when subject to inter-robot collision avoidance constraints. As it is desirable to retain both the performance guarantee and safety guarantee, this work proposes a hierarchical approach with a distributed planner that uses local search with a worst-case performance guarantees and a decentralized controller based on control barrier functions that ensures safety and encourages timely arrival at sensing locations. Via extensive simulations, hardware-in-the-loop tests and hardware experiments, we demonstrate that the proposed approach achieves a better trade-off between sensing and energy cost than coordinate descent based algorithms.


翻译:本文审议了安全协调一个传感器装置的机器人小组以减少动态过程不确定性的问题,在动态过程中,目标交换了信息收益和能源成本。优化这一权衡是可取的,但在一组机器人轨道中导致一个非单体目标功能。因此,基于协调下降的共同多机器人规划者丧失了他们的性能保障。此外,处理非声波性的方法在受到机器人碰撞避免限制的情况下丧失了他们的性能保障。由于保留性能保障和安全保障是可取的,这项工作提议采用分层方法,由分布式规划者使用最差的性能保障进行当地搜索,并基于控制屏障功能的分散控制器,以确保安全并鼓励及时到达遥感地点。通过广泛的模拟、硬件操作测试和硬件实验,我们证明拟议的方法在遥感和能源成本之间实现更好的权衡,而不是协调基于血缘的算法。

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