분산형 군집 로봇 제어 프레임워크

본 연구는 자율 이동 로봇 군집을 위한 완전 분산형 자율 조직 제어 프레임워크를 제안합니다. 이 시스템은 국소 센싱 및 이웃 로봇과의 상호작용만을 기반으로 하며, 중앙 집중식 조정 없이 궤적 추적, 대형 유지, 장애물 회피를 동시에 수행하는 전위장(potential field) 기반 메커니즘을 통합합니다. 각 로봇은 목표 위치로 이동하기 위해 인력, 척력, 대형 유지력을 자율적으로 계산하며, 로봇 간 간격을 유지하고 정적 및 동적 장애물을 회피합니다. 생물학적 군집 행동에서 영감을 받은 이 제어기는 견고성, 확장성, 유연성을 강조합니다. 제안된 방법은 ARGoS 시뮬레이터에서 성공적으로 검증되었습니다. 최대 15대의 로봇으로 테스트되었으며, 100대 이상의 대규모 군집으로도 확장 가능하도록 설계되어 다양한 시나리오에서 안정적인 성능을 보였습니다. ARGoS를 통해 얻은 결과는 군집이 대형을 유지하고 충돌을 피하며, 알 수 없는 고정 장애물과 이동 에이전트가 있는 환경에서도 미리 정의된 1m 반경의 목표 영역에 도달할 수 있음을 확인했습니다. 이 프레임워크는 재구성 없이 군집 구성원의 추가 또는 제거를 원활하게 처리할 수 있어, 다중 로봇 대형 형성에 적합한 공간 수렴 영역을 제공합니다. 이는 실제 환경에 근접한 로봇 군집 제어 시스템 개발에 중요한 기여를 합니다.