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群制御arXiv:2609.15266

軌道曲率制約下のマルチロボットシステムのための分散安全協調ベクトル場

Distributed Safe Cooperative Vector Field for Trajectory Curvature Constrained Multi-Robot Systems

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ロボットの旋回能力限界による軌道曲率制約を考慮し、協調移動と衝突回避を両立する分散ベクトル場手法を提案し、実機実験で有効性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 複数ロボットの経路追従タスクにおいて、軌道曲率制約を考慮した分散型安全協調ベクトル場を提案。 - 協調ベクトル場と安全指向の衝突回避ベクトル場から構成。 - 各ロボットは隣接ロボットから単一の仮想変数のみを受け取り、協調運動と障害物回避・ロボット間衝突回避を実現。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の協調ベクトル場は軌道曲率制約を考慮していないため、ロボットの旋回能力限界によりタスク失敗や経路逸脱が生じる可能性があった。 - 提案手法は曲率制約を明示的に扱い、衝突回避マヌーバの物理的実現可能性を保証。 - 隣接ロボットから単一の仮想変数のみで協調を達成する点で通信効率が高い。

3. 技術・手法の肝は?

- 協調ベクトル場と安全指向衝突回避ベクトル場を組み合わせた分散制御。 - 衝突回避ベクトル場は適応的に調整可能な反応境界を持ち、ロボットの運動学的曲率制約に対応。 - 各ロボットは隣接ロボットの単一仮想変数のみを共有し、協調運動と障害物・ロボット間衝突回避を同時に実現。

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーションと実機マルチロボットプラットフォームでの実験により有効性を検証。 - 具体的な評価指標や比較対象は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究は明示されていない。 - 関連手法として、協調ベクトル場(cooperative vector field)、分散型衝突回避(distributed collision avoidance)、軌道曲率制約を考慮したマルチロボット経路追従(trajectory curvature constrained multi-robot path following)などが挙げられる。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Zhouru Xiao, Tao Teng, Weijia Yao, Hui Zhang, Xiangke Wang, Yaonan Wang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Trajectory curvature constraints are inherent in practical multi-robot systems due to the limited turning capabilities of the robots. Without properly accounting for these constraints, robots may fail to accomplish assigned tasks, and their trajectories may diverge from the intended paths. This paper proposes a distributed safe cooperative vector field approach for multi-robot systems subject to trajectory curvature constraints. The proposed approach is composed of a cooperative vector field and a safety-oriented collision avoidance vector field, aiming to address the problems of cooperative motion and safe collision avoidance in multi-robot path-following tasks. A safety-oriented collision avoidance vector field with adaptively adjustable reactive boundary is developed to accommodate the kinematic curvature constraints of robots, thereby ensuring the physical feasibility of collision avoidance maneuvers. The proposed vector field requires only a single virtual variable from each neighboring robot to achieve cooperative motion and ensure both obstacle avoidance and inter-robot collision avoidance. The effectiveness of the proposed approach is validated through both simulations and real-world experiments on an actual multi-robot platform.

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