Metoda bezkolizyjnego sterowania grupą robotów, bazująca na punktach równowagi gier niekooperacyjnych

• Autorzy: Skrzypczyk K. , Gałuszka A. , Świerniak A.

Warianty tytułu

EN

Control of a team of mobile robots based on non-cooperative equilibria

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie koncepcji punktów równowagi w grach niekooperacyjnych do bezkolizyjnego planowania ruchu grapy robotów mobilnych w dynamicznym, szybkozmiennym środowisku. Zaproponowano prawo sterowania wykorzystujące rozwiązanie niekooperacyjnego problemu decyzyjnego, umożliwiające syntezę systemu bezkolizyjnego sterowania grupą robotów. Rozwiązania problemu planowania ruchu, wykorzystujące koncepcję równowagi są dobrze znane w literaturze. Takie podejście jest wysoce efektywne, jednak tylko w przypadku gdy istnieją pojedyncze punkty równowagi. Jednakże nawet w prostych problemach nawigacyjnych pojawiają się sytuacje, w których występują rozwiązania wielokrotne, będące powodem istotnych trudności w syntezie praw sterowania. W pracy zaproponowano rozwiązanie problemu wyboru pojedynczego rozwiązania, bazujące na idei częściowej koordynacji. Do systemu wprowadzono moduł koordynatora, który staje się aktywny w sytuacjach gdy zostaje wykryte występowanie wielokrotnych punktów równowagi. W celu potwierdzenia efektywności proponowanej metody przedstawiono wyniki symulacji przeprowadzonych dla 2 i 5 robotów.

EN

In this work we present an application of the concept of non-cooperative game equilibria for the design of a collision free movement of a team of mobile robots in a dynamic environment. We propose the solution to the problem of feasible control synthesis, based on partially centralized sensory system. The control strategy based on the concept of non cooperative game equilibria is well known in the literature. It is highly efficient through phases where the solution is unique. However, even in simple navigation problems, it happens that multiple equilibria occur, which poses a problem for control synthesis and may lead to erroneous results. In this paper we present the solution to this problem based on the partial centralization idea. The coordinator module is incorporated into the system and becomes active when multiple equilibria are detected. The coordination method includes a "fair arbiter" for selection of an appropriate equilibrium solution. Simulation studies of the proposed methodology were carried out for 2,3 and 5 robots and their results are presented.

Słowa kluczowe

PL

robot mobilny; grupa robotów; sterowanie robotem; sterowanie bezkolizyjne; teoria gier

EN

mobile robot; team of robots; control of robot; collision free movement; game theory

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Automatyka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2006
• Tom: z. 146
• Strony: 129--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Skrzypczyk K.

autor

Gałuszka A.

autor

Świerniak A.

• Instytut Automatyki Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul.Akademicka 16, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Basar M. and Olsder G.J. (1982): Dynamic Noncooperative Game Theory. - London: Mathematics in Science and Engeneering, Academic Press Inc. Ltd.
• 2. Calin Belta and Vijay Kumar (2004): Optimal motion generation for groups of robots: a geometric approach, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 126, pp. 63-70
• 3. Esposito J. and Kumar V. (2000): Closed loop motion plans for mobile robots. - Proc. IEEE Intl Conf. On Robotics and Automation (ICRA), pp.1020-1025
• 4. Ge S.S and Cui Y.J.( 2002): Dynamic motion planning for mobile robots using potential field method. - Autonomous robot vol. 13, Kluwer Academic Publisher, p. 207-222, Netherlands
• 5. Gerkey B. and Mataric M.J. (2002): Sold!: Auction methods for multi-robot coordination. IEEE Transactions on Robotics and Automation, special issue on Advances in Multi-Robot Systems, 18(5), pp. 758-786.
• 6. Golfarelli M.(1998): A game theory Approach to Coordination in MAS. Proc 13 th Europe Conference on Artificial Intelligence, Brighton UK
• 7. Harsanyi J.C. and Selten R.(1998): A general Theory of Equilibrium Selection in Games. Massachusetts: The MIT Press
• 8. Khatib O.(1986): Real-Time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots, The International Journal of Robotics Research 5(1), pp. 90-98
• 9. Koren Y. and Borenstein J: (1991): Potential Field Methods and their Inherent Limitations for Mobile Robot Navigation. - Proc. of the IEEE Conference on Robotics and Automation, Sacramento, CA
• 10. LaValle S. and Hutchinson S. (1994): Path selection and coordination for multiple robots via Nash equilibria. - Proc. 1994 IEEE Intl Conf. Robot. & Automation, pp. 1847-1852
• 11. LaValle S. and Hutchinson S. (1998): Optimal Motion Planning for Multiple Robots Having Independent Goals. IEEE Trans. On Robotics and Automation, 14(6), pp. 912-925
• 12. LaValle S. (2000): Robot motion planning:A game-theoretic foundation. - Algorithmica, 26(3), pp.430-465
• 13. Li Q. and Payandeh S. (2001): On Coordination of Robotic Agents Based on Game Theory (private communication)
• 14. Masterton-Gibbons M. (2001): An Introduction to Game-Theoretic Modelling, Student Mathematical Library Vol. II, American Mathematical Society
• 15. Maynard Smith J.(1982): Evolution and the Theory of Games. Cambridge University Press, Cambridge
• 16. Skrzypczyk K. (2005): Hybrydowy system sterowania robotem mobilnym. Rozprawa doktorska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Instytut Automatyki, Politechnika Śląska, Gliwice