Динамическое фуражирование в роевой робототехнике: гибридный подход с модульной конструкцией и глубоким обучением с подкреплением

В этой статье предлагается гибридный подход, который объединяет интеллектуальные алгоритмы и модульную конструкцию для решения проблемы фуражирования в контексте роевой робототехники. Глубокое обучение с подкреплением (RL) и оптимизация роя частиц (PSO) используются в предлагаемой модульной архитектуре. Они используются для поиска множества ресурсов, которые различаются по размеру и демонстрируют динамическую природу с непредсказуемыми движениями. Кроме того, они транспортируют собранные ресурсы в гнездо. Рой состоит из 8 мобильных роботов E-Puck, каждый из которых оснащен датчиками света. Предлагаемая система построена на трехмерной среде с использованием симулятора Webots. С помощью модульного подхода мы решаем сложные проблемы фуражирования, характеризующиеся нестатичной средой и целями. Эта архитектура повышает управляемость, снижает вычислительные требования и упрощает процессы отладки. Наше моделирование показывает, что модель на основе RL превосходит PSO по времени выполнения задач, эффективности сбора ресурсов и адаптивности к динамическим средам, включая движущиеся цели. В частности, роботы, оснащенные RL, демонстрируют улучшенные способности к индивидуальному обучению и принятию решений, обеспечивая уровень автономии, который способствует коллективному интеллекту роя. В PSO коллективные знания роя в большей степени влияют на индивидуальное поведение роботов. Полученные результаты подчеркивают эффективность модульной конструкции и глубокого RL для продвижения автономных роботизированных систем в сложных и непредсказуемых условиях.