Распределение ролей в коалициях роботов при ограниченных коммуникациях на основе роевого взаимодействия

В работе рассматривается задача распределения ролей в коалициях роботов при ограниченных коммуникациях. Показана актуальность применения коалиций роботов, а также актуальность решения задачи распределения ролей в коалициях роботов с применением схемы «один оператор – одна группа роботов». Дана формальная постановка задачи распределения ролей в коалиции мобильных роботов. Приведен анализ существующих подходов к распределению ролей в группах роботов, таких как решение задачи о назначениях алгоритмом Куна – Манкреса, применение аппарата теории игр, применение методов теории вероятностей, муравьиного алгоритма, метода распространения волны управления с помощью механизма локального перелогосования. Предложен итерационный подход к распределению ролей в группе роботов, основанный на стратегии децентрализованного управления и принципах роевого взаимодействия. Описан метод распределения ролей в коалициях мобильных роботов и реализующий этот метод алгоритм действий отдельного робота коалиции при распределении ролей на основе предложенного подхода. Приведены результаты исследования предлагаемого подхода, проведенные с помощью компьютерного моделирования в коалициях численностью 100 роботов при распределении трех ролей. Приведены диаграммы распределения ролей во время итераций. Показаны усредненные результаты компьютерного моделирования распределения ролей при различных значениях радиуса видимости соседей в коалиции. Произведена оценка погрешности распределения ролей с использованием предложенного алгоритмически реализуемого метода и проведено сравнение с известными подходами. Показаны сферы возможного практического применения разработанного подхода.