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지역적 통신과 인공면역계에 기반한 군집 로봇의 협조 전략과 군 행동
Group Behavior and Cooperative Strategies of Swarm Robot Based on Local Communication and Artificial Immune System 원문보기

퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems, v.16 no.1, 2006년, pp.72 - 78  

심귀보 (중앙대학교 전자전기공학부) ,  이동욱 (한국생산기술연구원 로봇기술본부)

초록
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군집 로봇시스템에서 협조 행동을 위기 위해서는 로봇의 센싱과 통신 기능은 필수적이다. 일반적으로 대역적 통신 시스템에서는 로봇의 대수가 증가하면 통신 자원의 제한과 정보의 범람이 발생한다. 따라서 이 경우 지역적 통신방법이 유리하다. 따라서 본 논문에서는 지역적 통신에 의한 정보의 전파 해석을 통하여 최적의 통신 반경을 결정하는 방법을 제안하고, 이를 이용하여 인공면역계에 기반한 군집 로봇시스템의 협조 전략과 군 행동 알고리즘을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is essential for robot to have the sensing and communication abilities in the swarm robot system. In general, as the number of robot goes on increasing, the limitation of communication capacity and information overflow occur in global communication system. Therefore a local communication is more ...

주제어

#local communication   #artificial immune system   #swarm robot   #group behavior   #cooperative strategy  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • Farmer[9]는 Jerne의 가설에 대한 동적 방정식을 제안하였다. 본 논문에서는 Farmer가 제안한 동적 방정식에서 시스템의 적응 능력을 개선하기 위하여 보조(helper) 및 억저〕(suppressor) T-세포의 모델이 추가된 면역 네트워크 방정식을 제안한다. 식 (9)~(11) 는 면역 시스템의 항원, B-세포(항체), T-세포의 관계를 모델화한 보안 된 면역 네트워크 방정식이다.
  • 이때 그 로봇은 시스템 전체의 모든 정보를 알 수 없기 때문에 시스템 단위의 이동이나 정렬 등의 군 행동을 실현하기 어렵다. 본 논문에서는 면역 반응의 아이디어를 군집 로봇 시스템의 군 전략의 조정에 적용하는 것이다.
  • 이러한 군집 시스템에서 로봇 집난의 효율적인 의견 조정 및 관리를 위해서는 자율적인 로봇의 판단과 집단 전체의 의견을 조정할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 군집 로봇시스템의 목적을 달성하기 위하여 지역적 통신에 의한 정보의 전파 해석을 통하여 최적의 통신 반경을 결정하는 방법과 면역 시스템에 기반한 군 행동 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 실험을 통하여 군의 우세한 전략이 시스템의 모는 로봇에 의하여 선택됨으로써 군 행동이 발현될 수 있음을 확인했다.
  • 모델링하여 최적의 통신 파라미터를 찾았다다!;3]. 본 논문에서는 정보를 군 전체로 전달하는 과정에 대한'모델링뿐만 아니라 서로 다른 여러 개의 작업이 존재하는 시스템에서 각 작업을 발견한 로봇이 주변의 로봇에게 정보를 :전달하고 작업을 수행하는 시스템에 대하여 정보 전파 해석을 통하여 최적의 통신반경을 구하기 위한 방법을 제시하고, 동적인 환경에서 군집 로봇의 행동 전략을 결정하기 위하여 군의 의견조정을 위한 군 면역 알고리즘을 제안하고, 실험을 통하여 a 유효성을 검증한다.

가설 설정

  • 본 논문에서 제안한 B-세포, T-세포 및 클론 선택을 모델링 한 군 행동 알고리즘을 평가하기 위하여 ①작업의 공급 없이 주어진 작업을 수행하는 경우와 ②중간에 작업을 재공급해 주는 경우를 가정하여 실험을 수행하였다. 각각의 경우에 대해서 B-세포 모델만을 이용하였을 경우(참고문헌 [6]) 와 B-세포 및 T-세포 모델을 이용하였을 경우에 대하여 비교 실험을 수행하였다.
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참고문헌 (9)

  1. T. Arai, E. Pagello, and L. E. Parker, 'Advances in multirobot systems,' IEEE Trans. on Robotics and Automation, Vol. 18, No.5, pp.655 - 661, Oct. 2002 

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  2. F. Mondada, G. C. Pettinaro, A. Guignard, I. W. Kwee, D. Floreano, J. Deneubourg, S. Nolfi, L. M Gambardella, and M. Dorigo, 'Swarm-Bot: A new distributed robotic concept,' Autonomous Robots, No. 17, pp. 193-221, 2004 

    상세보기 crossref

  3. 이동욱, 심귀보, '자율이동로봇군의 협조행동을 위한 통신시스템의 개발,' 대한전자공학회 논문지, 제34권,S편 제3호 pp. 33-45, 1997. 3 

  4. T. R. Balch and R. C. Arkin, 'Communication in reactive multiagent robotic systems, Autonomous Robots, Vol. 1, No.1, pp.l - 25, 1994 

  5. 이동욱, 심귀보, '강화학습과 분산유전알고리즘을 이용한 자율이동로봇군의 행동학습 및 진화,' 대한전자공학회 논문지, 제34권,S편, 제 8호 pp. 56-64, 1997. S 

  6. 이동욱, 심귀보, ' 인공면역계 기반의 자율이동로봇군의 협조행동전략 결정,' 대한전자공학회 논문지, 제 35권 S편 제3호,pp. 102-109, 1995. 3 

  7. H.B. Jun, K.B. Sim, 'Emergence of Cooperative Behavior based on Learning and Evolution in Collective Autonomous Mobile Robots,' journal of Electrical Engineering and Information Science, vol. 3, 1998 

    상세보기

  8. N.K. Jerne, 'Idiotopic Network and Other Preconceived Ideas,' Immunological Rev.,.vol. 79, pp. 5-24, 1984 

    상세보기 crossref

  9. J.D. Farmer, N.H. Packard, and A.S. Perelson, 'The Immune System, Adaptation, and Machine Learning,' Physica 22-D, pp. 184-204, 1986 

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