A robotic swarm may encounter traffic congestion when many robots simultaneously attempt to reach the same area. For solving that efficiently, robots must execute decentralised traffic control algorithms. In this work, we propose a measure for evaluating the access efficiency of a common target area as the number of robots in the swarm rises: the common target area throughput. We demonstrate that the throughput of a target region with a limited area as the time tends to infinity -- the asymptotic throughput -- is finite, opposed to the relation arrival time at target per number of robots that tends to infinity. Using this measure, we can analytically compare the effectiveness of different algorithms. In particular, we propose and formally evaluate three different theoretical strategies for getting to a circular target area: (i) forming parallel queues towards the target area, (ii) forming a hexagonal packing through a corridor going to the target, and (iii) making multiple curved trajectories towards the boundary of the target area. We calculate the throughput for a fixed time and the asymptotic throughput for these strategies. Additionally, we corroborate these results by simulations, showing that when an algorithm has higher throughput, its arrival time per number of robots is lower. Thus, we conclude that using throughput is well suited for comparing congestion algorithms for a common target area in robotic swarms even if we do not have their closed asymptotic equation.


翻译:当许多机器人同时试图到达同一区域时,机器人的群温可能会遇到交通堵塞。为了高效地解决这个问题,机器人必须执行分散化的交通控制算法。在这项工作中,我们提出一项措施,评估一个共同目标区域的准入效率,因为群温中的机器人数量在上升:共同的目标区域吞吐量。我们表明,一个目标区域在有限区域,其范围有限,时间趋向于无限 -- -- 无症状的吞吐量 -- -- 相对于每个往往不精确的机器人数目的目标的到达时间,是有限的。我们使用这一措施,可以分析不同算法的效力。特别是,我们提议并正式评价三个不同的理论战略,以便进入圆形目标区域:(一) 向目标区域平行排队,(二) 通过通往目标区域的走廊形成一个六角包,(三) 将多曲线的轨迹指向目标区域的边界。我们计算固定时间的吞吐量和这些战略的吞吐量更高。此外,我们提议并正式评价三个不同的理论战略进入圆形目标区域:(一) 向目标区域平行列队列队列,通过一个我们通过模拟算算算算算算算出一个更接近的机器人区域。

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