Selbstorganisierte Strukturbildung in verteilten Robotersystemen

Abstract

Roboterschwärme und andere verteilte Systeme bieten in vielen Bereichen ein vielversprechendes Konzept. Insbesondere sind in der Robustheit, der aus vielen simplen Teilen bestehenden, aber komplex organisierten Strukturen große Vorteile zu finden. Ein Bereich dieses Arbeitsgebietes befasst sich damit, dass die verteilten Robotersysteme Aufgaben im Team lösen, zu denen ein einzelner Roboter nicht in der Lage wäre. Ein Beispiel wäre ein verteiltes Wartungs- und Reinigungssystem für Tankanlagen, deren Öffnungen für einzelne große Roboter zu klein sind. Hier könnten kleine verteilte Roboter einzeln vordringen und sich im Inneren entsprechend formieren. Bei der Bildung von Strukturen aus einzelnen Komponenten muss unter anderem auch immer die Verteilung der Aufgaben berücksichtigt werden. In dieser Arbeit soll hierzu auf gekoppelte Selektionsgleichungen zurückgegriffen werden. In dieser Arbeit werden zunächst die mathematischen Grundlagen des Konzepts dieser gekoppelten Selektionsgleichungen vorgestellt. Im wesentlichen Teil der Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, wie mit Hilfe der Selektionsgleichungen zunächst einfache geometrische Strukturen gebildet werden können. Simulationen verdeutlichen die Funktionsweise und die Robustheit der gewählten Lösungswege.