In this paper, we consider a large-scale instance of the classical Pickup-and-Delivery Vehicle Routing Problem (PDVRP) that must be solved by a network of mobile cooperating robots. Robots must self-coordinate and self-allocate a set of pickup/delivery tasks while minimizing a given cost figure. This results in a large, challenging Mixed-Integer Linear Problem that must be cooperatively solved without a central coordinator. We propose a distributed algorithm based on a primal decomposition approach that provides a feasible solution to the problem in finite time. An interesting feature of the proposed scheme is that each robot computes only its portion of solution, thereby preserving privacy of sensible information. The algorithm also exhibits attractive scalability properties that guarantee solvability of the problem even in large networks. To the best of our knowledge, this is the first attempt to provide a scalable distributed solution to the problem. The algorithm is first tested through Gazebo simulations on a ROS 2 platform, highlighting the effectiveness of the proposed solution. Finally, experiments on a real testbed with a team of ground and aerial robots are provided.


翻译:在本文中,我们考虑一个大型典型的“搭便车和快递车辆运行问题”的例子,这个问题必须由一个移动合作机器人网络解决。机器人必须自我协调和自行分配一套搭便车/送货任务,同时尽量减少给定的成本数字。这导致了一个巨大的、具有挑战性的混合内联线问题,必须在没有中央协调员的情况下合作解决。我们提议了一个基于原始分解方法的分布式算法,在有限的时间内为问题提供一个可行的解决办法。拟议办法的一个有趣的特征是,每个机器人只计算其解决方案的一部分,从而保护合理信息的隐私。算法还显示出有吸引力的可伸缩性特性,保证问题即使在大型网络中也是可以溶解的。据我们所知,这是首次试图提供可伸缩的分散解决问题的办法。算法首先通过在ROS 2平台上的加泽博模拟进行测试,突出了拟议解决办法的有效性。最后,提供了与地面和空中机器人小组进行的实际测试的实验。

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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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