Estimation of continuous environments by robot swarms: Correlated networks and decision-making

Auteurs : Mohsen Raoufi, Pawel Romanczuk, Heiko Hamann

\c{opyright} Accepted at IEEE/International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2023, 7 pages, 7 figures
Licence : CC BY 4.0

Résumé : Collective decision-making is an essential capability of large-scale multi-robot systems to establish autonomy on the swarm level. A large portion of literature on collective decision-making in swarm robotics focuses on discrete decisions selecting from a limited number of options. Here we assign a decentralized robot system with the task of exploring an unbounded environment, finding consensus on the mean of a measurable environmental feature, and aggregating at areas where that value is measured (e.g., a contour line). A unique quality of this task is a causal loop between the robots' dynamic network topology and their decision-making. For example, the network's mean node degree influences time to convergence while the currently agreed-on mean value influences the swarm's aggregation location, hence, also the network structure as well as the precision error. We propose a control algorithm and study it in real-world robot swarm experiments in different environments. We show that our approach is effective and achieves higher precision than a control experiment. We anticipate applications, for example, in containing pollution with surface vehicles.

Soumis à arXiv le 27 Fév. 2023

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