Multi-agent information gathering (MA-IG) enables autonomous robots to cooperatively collect information in an unfamiliar area. In some scenarios, the focus is on gathering the true mapping of a physical quantity such as temperature or magnetic field. This thesis proposes a computationally efficient algorithm known as multi-agent RRT-clustered Stackelberg game (MA-RRTc-SG) to solve MA-IG. During exploration, measurements are taken along robot paths to update the belief of a Gaussian process (GP), which gives a continuous estimation of the physical process. To seek informative paths, agents first resort to self-planning: one individually generates a number of choices using sampling-based algorithms and preserves informative ones. Then, paths from different robots are combined and investigated based on a multi-player Stackelberg game. The Stackelberg game ensures robots select the combination of paths that yield maximum system reward. The reward function plays an important role in the aforementioned two steps. In our work, robots are awarded for selecting informative paths and punished for hazardous movements and large control inputs. In experiments, we first conduct variation studies to investigate the influence of key parameters in the proposed algorithm. Then, the algorithm is tested in a simulation case to map the radiation intensity in a nuclear plant. Results show that using our algorithm, robots are able to collect information in an efficient and cooperative way compared to random exploration. / Multi-agent informationsinsamling gör det möjligt för autonoma robotar att samarbeta samla in information i ett okänt område. I vissa scenarier ligger fokus på att samla in den verkliga kartläggningen av en fysisk storhet som temperatur eller magnetfält. Den här avhandlingen föreslår en beräkningseffektiv algoritm som kallas multi-agent RRT-clustered Stackelberg game (MA-RRTc-SG) för att lösa multi-agent informationsinsamling. Under prospektering görs mätningar längs robotbanor för att uppdatera tron på en Gaussisk process, vilket ger en kontinuerlig uppskattning av den fysiska processen. För att söka informativa vägar tillgriper agenter först självplanering: man genererar individuellt ett antal val med hjälp av samplingsbaserade algoritmer och bevarar informativa. Sedan kombineras och undersöks vägar från olika robotar utifrån en Stackelberg spel för flera spelare. Stackelberg spelet säkerställer att robotar väljer kombinationen av vägar som ger maximal systembelöning. Belöningsfunktionen spelar en viktig roll i de ovan nämnda två stegen. I vårt arbete belönas robotar för att välja informativa vägar och straffas för osäkra rörelser och stora kontrollingångar. I experiment genomför vi först variationsstudier för att undersöka inverkan av nyckelparametrar i den föreslagna algoritmen. Därefter testas algoritmen i ett simuleringsfall för att kartlägga strålningsintensiteten i ett kärnkraftverk. Resultaten visar att med vår algoritm kan robotar samla in information på ett effektivt och samarbetssätt jämfört med slumpmässig utforskning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-324015 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Hu, Yiming |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:10 |
Page generated in 0.0027 seconds