Event-triggered control of multi-robot systems applied to seeding in rice crops

Abstract

This work presents the results of developing two event-triggered control laws for the navigation task of multi-robot systems. It is expected to apply the control laws in the seeding task of rice crops, where guaranteeing the correct navigation of multi-robot systems allows the precise seeding of the crops. The event-triggered control approach is implemented to guarantee that the control laws can operate on real robots where it is impossible to perform continuous-time communication. In addition to this, robots perform asynchronous communication caused by event-trigger functions that determine the times in which robots communicate among them. Depending on the velocity of robots and the characteristics of the desired trajectories, the event-trigger functions modify the times in which robots interchange information. It allows reducing energy consumption and the processing load in the sections of the trajectories where the speed of the robots is low. When the reference trajectories determine that robots need to have a higher velocity, the same functions allow robots to increase the information exchange. Thus, the control laws allow the systems to decrease the energy consumption of communication devices. To design the control laws, first, a Lyapunov function approach is used to find a function that ensures the stability of the first control law. It imposes the restriction that the control can only operate on undirected communication networks. The second control law is designed using a differential equations approach. With this, the restriction imposed by the first control law is removed. With the second control law, one of the most difficult issues in the field of event-triggered control is solved, the event-triggered control of weight-unbalanced directed networks. Finally, the control laws are tested in simulation and real robots. With this, the correct operation of multi-robot systems is proved and the design process of the control laws is completed. (Text taken from source)

Este trabajo presenta los resultados del desarrollo de dos leyes de control activadas por eventos para la tarea de navegación de sistemas de múltiples robots. Se espera aplicar las leyes de control en la tarea de siembra de cultivos de arroz, donde garantizar la correcta navegación de los sistemas multi-robot permite la siembra precisa de los cultivos. El enfoque de control activado por eventos se implementa para garantizar que las leyes de control puedan operar en robots reales donde es imposible realizar comunicación de tiempo continuo. Además de esto, los robots realizan una comunicación asincrónica causada por funciones de activación de eventos que determinan los tiempos en que los robots se comunican entre ellos. Dependiendo de la velocidad de los robots y las características de las trayectorias deseadas, las funciones de activación de eventos modifican los tiempos en los que los robots intercambian información. Esto permite reducir el consumo de energía y la carga de procesamiento en los tramos de las trayectorias donde la velocidad de los robots es baja. Cuando las trayectorias de referencia determinan que los robots necesitan tener una velocidad más alta, las mismas funciones permiten a los robots aumentar el intercambio de información. Por lo tanto, las leyes de control permiten que los sistemas disminuyan el consumo de energía de los dispositivos de comunicación. Para diseñar las leyes de control, primero, se utiliza un enfoque de funciónes de Lyapunov para encontrar una función que asegure la estabilidad de la primera ley de control. Esto impone la restricción de que el control solo puede operar en redes de comunicación no dirigidas. La segunda ley de control se diseña utilizando un enfoque de ecuaciónes diferenciales. Con esto, se elimina la restricción impuesta por la primera ley de control. Con la segunda ley de control, se resuelve uno de los problemas más difíciles en el campo del control activado por eventos, el control activado por eventos de redes dirigidas no balanceadas. Finalmente, las leyes de control se prueban en simulación y robots reales. Con esto, se demuestra el correcto funcionamiento de los sistemas multi-robot y se completa el proceso de diseño de las leyes de control. (Texto tomado de la fuente)