多机器人非线性协调被建模为带群体约束的联合最优控制,现有接近联合最优的方法大多集中式、离线且限于无碰规划,分散式实时方法只做安全导航;作者证明机器人间耦合可被每台机器人的局部约束吸收,使本地 dispersive forward trees 包含近最优协议,并用去中心化列生成在共享空间协商租金,在 quiescence 认证近最优,构成异步滚动时域协议 WarpWeaver。在 Dynobench 上其总行程时间相对集中式离线 db-CBS/db-ECBS 等规划器最高降低 22%,相对分散式实时 EGO-Swarm 十架无人机最高降低 37%,连通保持任务上相对专用 Realm 几乎将成功率翻倍;实时截止下仍接近 quiesced 解,六台 Jetson Orin 车载机器人完成换位、系留与门洞任务。局限是协调受整数线性限制约束,刚性编队等紧耦合约束松弛较弱。
为什么重要 给多机器人/自动驾驶编队的实时规划提供一条不靠集中离线也能逼近联合最优的路线,并已在六台 Jetson Orin 上实机验证。适合 做多机器人/自动驾驶编队实时规划、分布式优化落地的工程师与研究员。
最大改善
Dynobench 对集中式离线
中位改善
Dynobench 对最佳基线
对EGO改善
三重积分器平台
对X500改善
高保真四旋翼
注释 · 均为原文报告;Dynobench 中位相对最佳基线快 8%出自 表 II·表 III·§VI



Proposition 1 证明局部约束下分散树联合包含近优协议
本文关键动作是把多机器人联合最优控制重写为输出空间问题,并证明只要把机器人间耦合吸收为每个机器人单独满足的局部约束,各机器人本地生长的分散树里就联合包含一个近最优协议。后续列生成只负责从这些树中把协议选出来;对偶价格(rents)指导每棵树的搜索。这样联合搜索复杂度被替换为随 T 多项式增长的分散树,单机仍可实时。
注释 · 这是分布式列生成能成立的前提,不依赖集中式联合树。出自 §III-B·§V 开头