多机器人辅助的可扩展操作员分配:不宁Bandit方法

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"这篇论文‘用于多机器人协助的可扩展操作员分配一种不宁Bandit方法_Scalable Operator Allocation for Multi-Robot Assistance: A Restless Bandit Approach’是发表在IEEE Transactions on Control of Network Systems 2021年的一篇文章,作者包括Abhinav Dahiya, Nima Akbarzadeh, Aditya Mahajan和Stephen L. Smith。" 本文关注的是在多机器人系统中的人工操作员分配问题。在这种系统中,多个半自主机器人各自需要执行一系列独立的任务,每个任务都有可能失败并进入故障状态。当需要时,人类操作员可以协助或远程操作机器人。传统的马尔科夫决策过程(Markov Decision Process, MDP)技术在解决此类问题时面临可扩展性问题,因为随着机器人和操作员数量的增加,状态和动作空间会呈指数增长。 为了克服这个问题,论文提出了一种不宁Bandit(Restless Bandit)的方法。在Bandit理论中,"不宁"意味着各个臂(即不同的选择)的状态在没有被选择时也会发生变化,这很好地模拟了机器人即使未被操作员干预也可能发生故障的情况。作者推导出了操作员分配问题满足可指数化条件的情况,这使得可以应用Whittle指数启发式策略。这种可指数化条件易于检查,并且论文表明这些条件适用于广泛的问题场景。 关键洞察在于利用单个机器人价值函数的结构,从而得出可以分别验证的条件。这种方法使得问题的复杂度不再随机器人数量的增加而线性增长,提高了算法的可扩展性。通过这种方法,操作员可以更有效地被分配到需要的机器人上,优化系统的整体性能。 这篇论文为大规模多机器人系统的人工操作员分配提供了一种创新的、基于不宁Bandit的解决方案,解决了传统MDP方法的可扩展性挑战,有助于提升多机器人协作任务的效率和可靠性。