論文の概要: Curvature-Constrained and Constant-Speed Distributed Simultaneous Arrival Control for Multi-Robot Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14781v1
- Date: Thu, 16 Jul 2026 09:59:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-17 17:01:33.058832
- Title: Curvature-Constrained and Constant-Speed Distributed Simultaneous Arrival Control for Multi-Robot Systems
- Title（参考訳）: マルチロボットシステムのための曲率制約と定速分散同時任意制御
- Abstract要約: 複数の移動ロボットを目標地点に同時到着させることは、協調的な囲い込み、災害救助、環境モニタリングといった協調作業に不可欠である。
本稿では,最大コンセンサスプロトコルに基づく分散スイッチング制御手法を提案する。
提案した制御法の下では,各ロボットは隣接ロボットの最大仮想時間に近づき,軽度条件下での同時到着を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.30408009317727
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The simultaneous arrival of multiple mobile robots at a target point is crucial for cooperation tasks such as cooperative encirclement, disaster relief, and environmental monitoring. Although the simultaneous arrival problem itself is already complex, the problem becomes more challenging when there are constraints on the robot trajectory curvatures and the speeds are required to be constant (possibly different for different robots), and the control law for robots needs to be distributed. These constraints are typical for a multi-robot system consisting of, e.g., fixed-wing UAVs. To address this challenge, this paper proposes a distributed switching control method based on the maximum consensus protocol. By exploiting the geometric properties of Dubins paths along with optimization principles, a virtual time variable is introduced, and a hybrid control law that combines optimal control with saturated proportional control is designed. Under the proposed control law, each robot is driven to approach the maximum virtual time among its neighbors, thereby achieving simultaneous arrival under some mild conditions. Furthermore, we prove that in certain cases the proposed method attains a theoretically optimal arrival time. The approach is scalable and real-time, with low communication overhead. Its effectiveness and robustness are validated through extensive simulations and experiments.
- Abstract（参考訳）: 複数の移動ロボットを目標地点に同時到着させることは、協調的な囲い込み、災害救助、環境モニタリングといった協調作業に不可欠である。
同時到着問題自体は既に複雑であるが、ロボットの軌道曲率に制約があり、速度が一定である必要がある場合(おそらく異なるロボットでは異なる)、ロボットの制御法則を分散する必要がある。
これらの制約は、例えば固定翼UAVからなるマルチロボットシステムに典型的である。
そこで本研究では,最大コンセンサスプロトコルに基づく分散スイッチング制御手法を提案する。
ダビンス経路の幾何学的性質を最適化原理とともに活用することにより、仮想時間変数を導入し、最適制御と飽和比例制御を組み合わせたハイブリッド制御法則を設計する。
提案した制御法の下では,各ロボットは隣接ロボットの最大仮想時間に近づき,軽度な条件下での同時到着を実現する。
さらに,提案手法が理論的に最適な到着時間を実現する場合もあれば,その有効性を実証する。
このアプローチはスケーラブルでリアルタイムであり、通信オーバーヘッドは低い。
その有効性と堅牢性は、広範なシミュレーションと実験によって検証される。
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