Large-scale swarm robotic systems consisting of numerous cooperative agents show considerable promise for performing autonomous tasks across various sectors. Nonetheless, traditional motion planning approaches often face a trade-off between scalability and solution quality due to the exponential growth of the joint state space of robots. In response, this work proposes SwarmPRM, a hierarchical, scalable, computationally efficient, and risk-aware sampling-based motion planning approach for large-scale swarm robots. SwarmPRM utilizes a Gaussian Mixture Model (GMM) to represent the swarm's macroscopic state and constructs a Probabilistic Roadmap in Gaussian space, referred to as the Gaussian roadmap, to generate a transport trajectory of GMM. This trajectory is then followed by each robot at the microscopic stage. To enhance trajectory safety, SwarmPRM incorporates the conditional value-at-risk (CVaR) in the collision checking process to impart the property of risk awareness to the constructed Gaussian roadmap. SwarmPRM then crafts a linear programming formulation to compute the optimal GMM transport trajectory within this roadmap. Extensive simulations demonstrate that SwarmPRM outperforms state-of-the-art methods in computational efficiency, scalability, and trajectory quality while offering the capability to adjust the risk tolerance of generated trajectories.


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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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