Mobil robotlar ile dağıtık kapsama kontrolü: Bir potansiyel oyun yaklaşımı

Endüstriyel uygulamalarda mobil robotların kullanımı, gürbüz ve dağıtık algoritma içeren otonom çoklu-robot sistemlerine bir gereksinim oluşturmuştur. Bir robot takımının sınırlı bir alanda uzaysal-zamansal olaylara cevap vermesi anlamına gelen kapsama kontrolü bu tür sistemlerde kritik bir hedeftir. Bu çalışmada, bir grup mobil robotun doğrusal bir iş istasyonunun iki tarafında belirli lokasyonları kapsamakla görevli olduğu özel bir kapsama problemini ele alıyoruz. Problemi iyi kurgulanmış oyuncu stratejileri ile mobil robotlar arasında oynanan bir oyun olarak formalize ediyor ve ortaya çıkan yapının eşit paylaşılan fayda temelli bir potansiyel oyun olduğunu gösteriyoruz. Sunulan yapı, robotlarda anonim kimlikler ve kısıtlı algılama yeteneklerine izin veren dağıtık ve merkezi olmayan bir yapıdır. Bir grup simülasyon çalışması yaklaşımımızı doğrulamaktadır.

Distributed coverage control with mobile robots: A potential game approach

The use of mobile robots in industrial applications has led to a demand for autonomous multi-robot systems with robust and distributed algorithms. A critical objective in such systems is coverage control, where a team of mobile robots need to respond to spatiotemporal events in a bounded region. Here, we address a specific coverage problem, where a group of mobile robots are tasked with responding to events by covering specific locations on two sides of a linear workstation. We formulate the problem as a game played by the mobile robots with well-designed player strategies, and we demonstrate that the resulting framework is a potential game based on equally shared utilities among the robots. The proposed framework is distributed and decentralized, allowing for anonymous identities and constrained sensing capabilities in the robots. A set of simulation studies verify our approach.

___

  • F. Chen, M. Selvaggio and D. G. Caldwell, Dexterous grasping by manipulability selection for mobile manipulator with visual guidance, IEEE Transactions on Industrial Informatics. 15 (2), 1202-1210,2019, https://doi.org/10.1109/TII.2018.2879426.
  • G.B. Dai and Y.C. Liu, Distributed coordination and cooperation control for networked mobile manipulators, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (6), 5065-5074, 2017, https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2642880.
  • H. Engemann, S. Du, S. Kallweit, P. Cönen, and H. Dawar, OMNIVIL—An Autonomous mobile manipulator for flexible production. Sensors, 20 (24), 7249, https://doi.org/10.3390/s20247249.
  • J. R. Marden, G. Arslan and J. S. Shamma, Cooperative control and potential games. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 39 (6), 1393-1407, 2009, https://doi.org/10.1109/ TSMCB.2009.2017273.
  • J. Cortes, S. Martinez, T. Karatas and F. Bullo, Coverage control for mobile sensing networks. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 20 (2), 243-255, 2004, https://doi.org/10.1109/TRA.2004.824698.
  • M. R. Olfati-Saber, J. A. Fax and R. M. Murray, Consensus and cooperation in networked multi-agent systems. Proceedings of the IEEE, 95 (1), 215-233, 2007, https://doi.org/10.1109/JPROC.2006.887293.
  • J. R. Marden and J. S. Shamma, Game theory and control, annual review of control. Robotics, and Autonomous Systems, 1(1), 105-134, 2018, https://doi.org/10.1146/annurev-control-060117 105102.
  • G. Arslan, J. R. Marden and J. S. Shamma, Autonomous vehicle-target assignment: a game-theoretical formulation, ASME. J. Dyn. Sys., Meas., Control, 129 (5), 584–596, 2007. https://doi.org/10.1115/1.2766722.
  • D. Monderer, L.S. Shapley, Potential games. Games and Economic Behavior, 14 (1), 124-143, 1996, https://doi.org/10.1006/game.1996.0044.
  • P. Li, H. Duan, A potential game approach to multiple UAV cooperative search and surveillance. Aerospace Science and Technology, 68 (1), 403-415, 2017, https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.05.031.
  • U.O. Candogan, I. Menache, A. Ozdaglar and P.A. Parrilo, Near-optimal power control in wireless networks: a potential game approach. 2010 Proceedings IEEE INFOCOM, 2010,1-9, San Diego, CA, USA, https://doi.org/10.1109/ INFCOM.2010.5462017.
  • P. Yi, Y. Zhang and Y. Hong, Potential game design for a class of distributed optimization problems. Journal of Control and Decision, 1 (2), 166-179, 2014, https://doi.org/10.1080/23307706.2014.899111.
  • J. R. Marden, State based potential games. Automatica, 48 (12), 3075-3088, 2012, https://doi.org/10.1016/ j.automatica.2012.08.037.
  • S. Rahili and W. Ren, Game theory control solution for sensor coverage problem in unknown environment. 53rd IEEE Conference on Decision and Control, 1173-1178, Los Angeles, CA, USA, 2014, https://doi.org/10.1109/CDC.2014.7039540.
  • M. Zhu and S. Martinez, Distributed coverage games for energy-aware mobile sensor networks. SIAM Journal on Control and Optimization, 51 (1), 1-27, 2013, https://doi.org/10.1137/100784163.
  • S. Rahili, J. Lu, W. Ren and U. M. Al-Saggaf, Distributed coverage control of mobile sensor networks in unknown environment using game theory: algorithms and experiments. IEEE Transactions on Mobile Computing, 17 (6), 1303-1313, June 2018, https://doi.org/10.1109/TMC.2017.2761351.
  • E. Paraskevas, D. Maity and J. S. Baras, Distributed energy-aware mobile sensor coverage: A game theoretic approach. 2016 IEEE American Control Conference (ACC), 6259-6264, Boston, MA, USA, 2016, https://doi.org/10.1109/ACC.2016.7526653.
  • J. Ni, G. Tang, Z. Mo, W. Cao and S. X. Yang, An improved potential game theory based method for multi-uav cooperative search. IEEE Access, 8, 47787-47796, 2020, https://doi.org/10.1109/ access.2020.2978853.
  • J. R. Marden and J. S. Shamma, Revisiting log-linear learning: Asynchrony, completeness and payoff-based implementation. Games and Economic Behavior, 75 (2), 788-808, 2012, https://doi.org/ 10.1016/j.geb.2012.03.006.
Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 2564-6605
  • Yayın Aralığı: 4
  • Başlangıç: 2017
  • Yayıncı: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

UV-VIS kaynaklı CFT-GO tabanlı pilot ölçek fotokataliz prosesinin konjugatif gen transfer mekanizmasına etkisinin belirlenmesi

Can Burak ÖZKAL

Farklı nişasta kaynakları ile üretilen köfterlerin renk ve tekstür özelliklerinin araştırılması

Hamza ALAŞALVAR, Hakan ERİNÇ

Ortak uzamsal örüntü özniteliklerine dayalı yeni bir rulman arızası teşhisi yaklaşımı

Nurhan GÜRSEL ÖZMEN, Yunus Emre KARABACAK

Yamula Barajının hidroelektrik rezervuar işletiminin makine öğrenimi ile simülasyonu

Mustafa Şahin DOĞAN

Box Behnken istatistiksel deney tasarımının peyniraltı sularının mikrofiltrasyon ile ön arıtımında uygulaması

Ezgi OKTAV AKDEMİR

Fiber takviyeli beton döşemenin doğrusal olmayan zımbalama davranışı üzerine parametrik bir çalışma

Rayan FAİZ, Mohammed Shakib AL JAWAHERY, Mehmet Tolga GÖĞÜŞ

Nohut proteininin ultrases destekli özütlenmesinin optimizasyonu ve tekno-fonksiyonel özellikleri

Merve AKALAN, Mehmet Şükrü KARAKUŞ, Bülent BAŞYİĞİT, Asliye KARAASLAN, Mehmet KARAASLAN

Elektrikli araç şarj istasyonları için şebekeye bağlı hibrit yenilenebilir enerji sistemlerinin şarj talep dönemleri ve ekonomik parametreler göz önünde bulundurularak optimum boyutlandırılması

Alpaslan DEMİRCİ

Düz bir levhaya çarpan sınırlandırılmamış ve sınırlandırılmış dairesel hava jetlerinde ısı transferi etkilerinin incelenmesi

Haluk KELEŞ, Yücel ÖZMEN

Elektriksel ve kimyasal kuplajlı ızhikevich nöron modelinin geri adımlamalı kontrol yöntemi ile senkronizasyonu

Zühra KARACA, Nimet KORKMAZ, Recai KILIÇ