Behavioral Mechanisms Ensuring Network Communications in Multi-Agent Robotic Systems

The article discusses a number of strategies intended to support and maintain informational interactions between a group of robots functioning as a collective of autonomous agents. The article demonstrates advantageousness of utilization of technology of mesh-networks building for the realization of wireless connections in multi-agent robotic systems. Also, the article substantiates importance and actuality of the connectivity maintenance, whose preservation in frames of the group asks for each of the agents to be in an area of reach of communication devices of at least one another agent of the group. An algorithm of control of the connectivity loss is proposed. Models and algorithms of planning of actions and control of the movement of the robot group taking maintenance of connectivity between agents into account are discussed. Two key problems are considered, the solution of which is necessary to ensure the reliable network inside MARS. The first task is the preservation or recovery of the unity of the information space by reconfiguring the group of robots and assigning appropriate robots to the role of repeaters. The second task is maintaining of the unity of the information space of MARS in the process of its purposeful movement. To realize the first task, we propose an algorithm for the control for loss of the connectivity maintenance. It is based on finite state machines technology enabling change of the robot group’s configuration in an autonomous mode for providing the permanent presence of all agents in the area of the receiving and transmitting devices, at least for one agent in the group. To realize the second task, we propose an algorithm for maintaining a specified distance between the agents moving in a non-deterministic environment. This algorithm is based on potential field method and the A-star pathfinding algorithm.

multi-agent robotic system, group control, wireless networking technology, group connectivity, мультиагентная робототехническая система, групповое управление, технологии беспроводной сетевой связи, обеспечение связности, мультиагентная робототехническая система, групповое управление, технологии беспроводной сетевой связи, обеспечение связности

1. Макаров И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П., Крюченков Е. Н., Кучерский Р. В., Диане С. А. Мультиагентные робототехнические системы: примеры и перспективы применения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 2. С. 22-32.

2. Макаров И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П. Принципы построения и проблемы разработки мультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 3. С. 11-16.

3. Макаров И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П., Крюченков Е. Н., Кучерский Р. В., Худак Ю. И. Модели и алгоритмы планирования действий и распределения заданий в мультиагентных робототехнических системах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 5. С. 44-50.

4. Макаров И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Диане С. А. К. Способы представления знаний и особенности функционирования мультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 1. С. 36-39.

5. Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П., Диане С. А. К., Трипольский П. Э., Карпов С. А. Модели и алгоритмы оценки численности состава мультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 1. С. 20-23.

6. Лохин В. М., Манько С. В., Александрова Р. И., Диане С. А. К., Панин А. С. Механизмы интеллектуальных обратных связей, обработки знаний и самообучения в системах управления автономными роботами и мультиагентными робототехническими группировками // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 8. С. 545-555.

7. Лохин В. М., Манько С. В., Александрова Р. И., Романов М. П., Диане С. А. К. Принципы построения и программно-алгоритмическое обеспечение человеко-машинного интерфейса для автономных роботов и мультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 9. С. 606-614.

8. Шахнович И. В. Современные технологии беспроводной связи. М.: Техносфера, 2006.

9. Баскаков С., Оганов В. Беспроводные сенсорные сети на базе платформы MeshLogic // Электронные компоненты. 2006. № 8. С. 65-68.

10. Жуков И. Актуальные вопросы обеспечения кибербезопасности беспилотных летательных аппаратов // Радиоэлектронные технологии. 2016. № 1.

11. Рябко Б. Я., Фионов А. Н. Криптографические методы защиты информации. М.: Горячая линия - Телеком, 2012.

12. Антипов А. Л., Быковский А. Ю., Егоров А. А., Компанец И. Н. Процедура аутентификации роботизированных агентов на основе многозначной и нечеткой логики // Радиотехника. 2008. № 8. С. 97-104.

13. Белоусов А. И., Ткачев С. Б. Дискретная математика. М.: МГТУ, 2006.

14. Кормен Т. Х., Лейзерсон Ч. И., Ривест Р. Л., Штайн К. Алгоритмы: построение и анализ. М.: Вильямс, 2006.

15. Рассел С. Дж., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход / Пер. с англ. и ред. К. А. Птицына. М.: Вильямс, 2006.

16. Платонов А. К., Карпов И. И., Кирильченко А. А. Метод потенциалов в задаче прокладки трассы // Препринт Ин-та прикладной математики АН СССР, 1974.

17. Лохин В. М., Манько С. В., Романов М. П., Романов А. М. Универсальная бортовая система управления роботами различных типов базирования и назначения (реализация принципов унификации и импортозамещения) // Вестник МГТУ МИРЭА. 2015. Т. 1. № 3. С. 235-240.