طراحی کنترل‌کننده غیر متمرکز برای گروهی از ربات‌های همکار برای هل‌دادن یک جسم با لحاظ محدودیت‌های شبکه ارتباطی
الموضوعات :
میلاد مرادی
1
,
سید محمد مهدی دهقان
2
1 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر،مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر
2 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر،مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر
الکلمات المفتاحية: همکاری رباتها, کنترل شبکه‌محور, هل‌دادن جسم, اجماع, تأخیر,
ملخص المقالة :
در این مقاله مسأله هل‌دادن جسم به عنوان یکی از مسایل استاندارد همکاری رباتها در نظر گرفته شده است. در این مسأله، هر ربات به صورت غیر متمرکز نیروی کنترلی خود را برای هدایت جسم تولید می‌نماید. روش‌های ارائه‌شده برای کنترل غیر متمرکز جسم بر روی یک مسیر متغیر با زمان نیازمند اطلاعاتی در خصوص موقعیت ربات‌های هل‌دهنده نسبت به جسم می‌باشند. عدم وجود شناخت هر ربات از نحوه قرارگیری رباتها نسبت به جسم را می‌توان به کمک تبادل اطلاعات از طریق شبکه ارتباطی مابین رباتها و طرح یک مسأله اجماع بر روی ممان‌های موقعیتی برای توافق در خصوص مقادیر ممان برطرف نمود. اثر ارتباطات بین رباتها بر روی فرایند رسیدن به اجماع و اثر تأخیر در اجماع بر کنترل حرکت جسم، موضوع مورد مطالعه در این مقاله است. در این مقاله، قانون کنترلی مناسب برای دستیابی به اجماع در شرایط عدم وجود ارتباط دوبه‌دو مابین همه رباتها، وجود تأخیر و احتمال از دست رفتن داده‌ها در شبکه ارتباطی ارائه شده است. حداکثر تأخیر مجاز شبکه برای ممانعت از ناپایداری کنترل حرکت جسم نیز مشخص شده است. نتایج شبیه‌سازی، قابلیت روش پیشنهادی برای کنترل سرعت جسم بر روی مسیر مطلوب را مشخص کرده و اثر محدودیت‌های شبکه را بر روی کارایی کنترل‌کننده نشان می‌دهد.
[1] P. J. Johnson and J. S. Bay, "Distributed control of simulated autonomous mobile robot collectives in payload transportation," Autonomous Robots, vol. 2, pp. 43-63, 1995.
[2] C. R. Kube and H. Zhang, "Collective robotics: from social insects to robots," Adaptive Behavior, vol. 2, no. 2, pp. 189-218, Sept. 1993.
[3] N. Miyata, J. Ota, Y. Aiyama, J. Sasaki, and T. Arai, "Cooperative transport system with regrasping car-like mobile robots," in Proc. of the IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robot and Systems. Innovative Robotics for Real-World Applications, IROS'97, vol. 3, pp. 1754-1761, Grenoble, France, 11-11 Sep. 1997.
[4] D. J. Stilwell and J. S. Bay, "Toward the development of a material transport system using swarms of ant-like robots," in Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp. 766-771, Atlanta, GA, USA, 2-6 May 1993.
[5] A. Petitti, A. Franchi, D. Di Paola, and A. Rizzo, "Decentralized motion control for cooperative manipulation with a team of networked mobile manipulators," in Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, ICRA’16, pp. 441-446, Stockholm, Sweden, 16-21 May 2016.
[6] C. R. Kube and E. Bonabeau, "Cooperative transport by ants and robots," Robotics and Autonomous Systems, vol. 30, no. 1-2, pp. 85-101, Jan. 2000.
[7] R. Gross and M. Dorigo, "Towards group transport by swarms of robots," International J. of Bio-Inspired Computation, vol. 1, no. 1-2, Article ID: 22770, 13 pp., Jan. 2009.
[8] J. Chen, M. Gauci, W. Li, A. Kolling, and R. Groß, "Occlusion-based cooperative transport with a swarm of miniature mobile robots," IEEE Trans. on Robotics, vol. 31, no. 2, pp. 307-321, Apr. 2015.
[9] L. E. Parker, "ALLIANCE: an architecture for fault tolerant, cooperative control of heterogeneous mobile robots," in Proc. of IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, IROS'94, vol. 2, pp. 776-783, Munich, Germany, 12-16 Sept. 1994.
[10] B. R. Donald, J. Jennings, and D. Rus, "Analyzing teams of cooperating mobile robots," in Proc. of the IEEE Int.Conf. on Robotics and Automation, vol. 3, pp. 1896-1903, San Diego, CA, USA, 8013 May 1994.
[11] M. J. Mataric, M. Nilsson, and K. T. Simsarin, "Cooperative multi-robot box-pushing," in Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems. Human Robot Interaction and Cooperative Robots, vol. 3, pp. 556-561, Pittsburgh, PA, USA, 5-9 Aug. 1995.
[12] S. Yamada and J. Y. Saito, "Adaptive action selection without explicit communication for multirobot box-pushing," IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), vol. 31, no. 3, pp. 398-404, Aug. 2001.
[13] A. Yamashita, T. Arai, J. Ota, and H. Asama, "Motion planning of multiple mobile robots for cooperative manipulation and transportation," IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 19, no. 2, pp. 223-237, Apr. 2003.
[14] H. G. Tanner, S. G. Loizou, and K. J. Kyriakopoulos, "Nonholonomic navigation and control of cooperating mobile manipulators," IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 19, no. 1, pp. 53-64, Feb. 2003.
[15] J. M. Esposito, "Decentralized cooperative manipulation with a swarm of mobile robots," in Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp. 5333-5338, St. Louis, MO, USA, 10-15 Oct. 2009.
[16] S. Ozgoli and M. Arvan, Modeling and Simulation of Moving Systems, Tehran: YMA Publications, 2010.
[17] R. Olfati-Saber, J. A. Fax, and R. M. Murray, "Consensus and cooperation in networked multi-agent systems," Proceedings of the IEEE, vol. 95, no. 1, pp. 215-233, Jan. 2007.
[18] S. J. Leon, I. Bica, and T. Hohn, Linear Algebra with Applications, Prentice Hall Upper Saddle River, NJ, 1998.
[19] J. W. Park and J. M. Lee, "Transmission modeling and simulation for internet-based control," in Proc. IECON'01. 27th Annual Conf. of the IEEE Industrial Electronics Society, vol. 1, pp. 165-169, Denver, CO, USA, 29 Nov.-2 Dec. 2001.
[20] J. Wu, Y. Shi, B. Mu, H. Li, and W. Li, "Average consensus in multi-agent systems with non-uniform time-varying delays and random packet losses," IFAC Proc. Volumes, vol. 46, no. 20, pp. 321-326, 2013.
[21] R. Olfati-Saber and R. M. Murray, "Consensus problems in networks of agents with switching topology and time-delays," IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 49, no. 9, pp. 1520-1533, Sept. 2004.
[22] A. Seuret, D. V. Dimarogonas, and K. H. Johansson, "Consensus under communication delays," in Proc. 47th IEEE Conf. on Decision and Control, pp. 4922-4927, Cancun, Mexico, 9-11 Dec. 2008.
