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Potential Field Based Swarm Exploration of Processes Governed by Partial Differential Equations

Hinsen, Patrick und Wiedemann, Thomas und Shutin, Dmitriy (2022) Potential Field Based Swarm Exploration of Processes Governed by Partial Differential Equations. In: 5th Iberian Robotics Conference, ROBOT 2022. Fifth Iberian Robotics Conference, Nov 23-25, 2022, Zaragoza, Spain. doi: 10.1007/978-3-031-21062-4_10. ISBN 978-303121061-7. ISSN 2367-3370.

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Kurzfassung

In robotic exploration of gas diffusion processes, domain knowledge can improve and speed up estimation of unknown spatial gas concentrations or source localization. Here, a novel robotic swarm exploration strategy for such processes governed by a partial differential equation is presented. A probabilistic process description incorporates physical domain knowledge into the exploration strategy and allows for estimation of concentrations and source distribution, as well as for quantification of the uncertainty of estimated parameters over the spatial exploration domain. Artificial potential fields are used to guide a multiagent system of non-holonomic robots towards regions of high uncertainty, i.e. informative sampling locations, while avoiding collisions. The developed strategy is evaluated in simulations as well as in Hardware-inthe- Loop experiments. It is shown to outperform a systematic sampling strategy for swarms of the same size.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189107/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Potential Field Based Swarm Exploration of Processes Governed by Partial Differential Equations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hinsen, Patrickpatrick.hinsen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4561-9769NICHT SPEZIFIZIERT
Wiedemann, ThomasThomas.Wiedemann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1740-8841NICHT SPEZIFIZIERT
Shutin, Dmitriydmitriy.shutin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6065-6453NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2022
Erschienen in:5th Iberian Robotics Conference, ROBOT 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/978-3-031-21062-4_10
Name der Reihe:Lecture Notes in Networks and Systems
ISSN:2367-3370
ISBN:978-303121061-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:swarm robotics, robotic exploration, uncertainty mapping, artificial potential field control, gas exploration
Veranstaltungstitel:Fifth Iberian Robotics Conference
Veranstaltungsort:Zaragoza, Spain
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:Nov 23-25, 2022
Veranstalter :SEIDROB – Sociedad Española para la Investigación y Desarrollo en Robótica and SPR – Sociedade Portuguesa de Robótica
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D IAS - Innovative autonome Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - STARE
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Hinsen, Patrick
Hinterlegt am:21 Okt 2022 15:40
Letzte Änderung:01 Feb 2024 11:21

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