HMS-RRT: A novel hybrid multi-strategy rapidly-exploring random tree algorithm for multi-robot collaborative exploration in unknown environments

计算机科学 沃罗诺图 质心 随机树 机器人 算法 稳健性(进化) 分拆(数论) 人工智能 数据挖掘 运动规划 数学 组合数学 基因 生物化学 化学 几何学
作者
Yuming Ning,Tuanjie Li,Cong Ye,Wenqian Du,Yan Zhang
出处
期刊:Expert Systems With Applications [Elsevier BV]
卷期号:247: 123238-123238 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.eswa.2024.123238
摘要

In this paper, we proposed a novel multi-robot collaborative exploration method to improve the efficiency and robustness of multi-robot exploration in unknown environments. Firstly, a novel frontier detection algorithm based on hybrid multi-strategy rapidly-exploring random tree (HMS-RRT) is proposed, which is composed of an adaptive incremental distance strategy, a subregion sampling strategy and a greedy frontier-based exploration strategy. To improve the frontier detection performance of the algorithm, we adopt the Voronoi diagram to continuously partition the explored region, and dynamically adjust the incremental distance according to the density of obstacles in the subregions. To avoid the algorithm is trapped in the local optimum, we use Gaussian distribution to calculate the sampling probability in each subregion, so that the algorithm tends to sample in the subregion with lower crowded level of nodes and cover the unexplored regions quickly. Secondly, we introduce the greedy frontier-based exploration strategy to explore all Voronoi polygons in turn and refine the search results, meanwhile, the centroid of each frontier region is extracted as the exploration target point. Then, a multi-robot task assignment strategy based on improved market mechanism is introduced to dynamically assign the exploration target points to each robot, and the map-merging algorithm is used in the exploration process to merge several local maps in real-time. Finally, an experimental testing platform is developed based on Robot Operating System (ROS) and a series of experiments are carried out. The results show that our method can improve the efficiency and reliability of multi-robot exploration in both the simulations and the prototype experiments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
思念变成王年年完成签到,获得积分10
刚刚
molihuakai的应助被小猪猪采纳,获得10
刚刚
科研搬运工完成签到,获得积分10
刚刚
木木完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
科研临时工完成签到,获得积分10
1秒前
陈翊完成签到 ,获得积分10
2秒前
丰富冰凡完成签到,获得积分10
2秒前
MADAO完成签到,获得积分10
2秒前
爱吃圣女果的妮完成签到 ,获得积分10
2秒前
lbx完成签到,获得积分10
2秒前
我不在迷茫完成签到 ,获得积分10
3秒前
爱笑半雪完成签到,获得积分10
3秒前
chan9retta发布了新的文献求助10
3秒前
一枚学术渣渣完成签到,获得积分10
3秒前
王耑完成签到 ,获得积分10
4秒前
儒雅的巧曼完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
饱满芷卉完成签到,获得积分10
4秒前
滟滟完成签到,获得积分10
4秒前
hbutsj完成签到,获得积分10
4秒前
云雀完成签到 ,获得积分10
4秒前
火烧云完成签到,获得积分20
5秒前
学术小白two完成签到,获得积分10
5秒前
张鸿杰完成签到,获得积分10
6秒前
淡淡的寄灵完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
花誓lydia完成签到 ,获得积分10
6秒前
大个的应助被羞涩的诗柳采纳,获得10
6秒前
Chen完成签到,获得积分10
6秒前
詹慧子完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
cdercder完成签到,获得积分0
8秒前
KX2024完成签到,获得积分10
8秒前
zyf完成签到,获得积分10
9秒前
小柯完成签到,获得积分10
9秒前
顾高源发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
HQW完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8066399
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9488785
关于积分的说明 21347831
捐赠科研通 7635035
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3397923
关于科研通互助平台的介绍 2528006
邀请新用户注册赠送积分活动 2435786