用单机模拟多机器人分布式控制，低成本验证算法有效性
A Prototyping Framework for Distributed Control of Multi-Robot Systems
- 单机多核运行相同算法，通过局部状态与邻近通信实现分布式控制
- 在四旋翼位置交换任务中，不同动力学模型下计算时间与轨迹一致
- 适合快速验证分布式算法，尤其适合科研和教学场景
本文提出一种多机器人分布式控制的原型框架，旨在连接理论与实际测试之间的鸿沟。基于单程序多数据（SPMD）范式，该框架在单台计算机上模拟分布式控制，每个核心运行相同算法，使用本地状态并通过邻近通信进行协作。我们在一个四旋翼位置交换任务中验证了该框架，采用非合作博弈论的分布式算法。对比了三种动力学层级下的性能：质点模型、高保真旋翼模型以及使用Crazyflie四旋翼的实际硬件测试平台。结果表明，该框架能以低成本、易访问的方式有效验证分布式算法。
原文摘要 · Abstract (English)
This paper presents a prototyping framework for distributed control of multi-robot systems, aimed at bridging theory and practical testing of distributed optimization algorithms. Using the Single Program, Multiple Data (SPMD) paradigm, the framework emulates distributed control on a single computer, with each core running the same algorithm using local states and neighbour-to-neighbour communication. We demonstrate the framework on a four-quadrotor position-swapping task using a non-cooperative game-theoretic distributed algorithm. Computational time and trajectory data are compared across the supported dynamics levels: a point-mass model, a high-fidelity quadrotor model, and an experimental hardware testbed using Crazyflie quadcopters. The results show that the framework provides a low-cost and accessible approach for validating distributed algorithms.
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