Planning, scheduling, and execution on the Moon: the CADRE technology demonstration mission
作者: Gregg Rabideau, Joseph Russino, Andrew Branch, Nihal Dhamani, Tiago Stegun Vaquero, Steve Chien, Jean-Pierre de la Croix, Federico Rossi
发布时间: 2025-02-24
来源: arxiv
研究方向: 太空探索与机器人技术
主要内容
本文介绍了NASA的CADRE任务，旨在通过多机器人系统在月球表面进行自主探索。任务包括使用三个移动机器人和一个基地站，收集月球表面的3D重建数据和地下探测数据。文章重点介绍了CADRE任务中的自主规划、调度和执行（PS&E）系统，该系统负责协调机器人活动，并确保每个机器人的热和电力资源在规定范围内。
主要贡献
1. 开发了基于领导者选举的多机器人规划、调度和执行架构，用于行星表面操作。
2. 提出了一种信息处理方法，减少了对共享世界和拍卖方法的需求。
3. 设计了一个能够处理复杂任务的PS&E系统，包括探索和分布式雷达探测。
4. 通过在多个测试环境中进行验证和验证，证明了该系统的鲁棒性和有效性。
研究方法
1. 领导者选举机制
2. 共享状态数据库
3. 集中式规划，分布式执行范式
4. 多机器人约束检查
5. 基于任务网络的任务调度
6. 资源模型（时间、电池状态、CPU温度）
7. Pytasknet任务建模库
实验结果
通过使用ROS模拟、Dragonfarm测试平台、开发模型和飞行模型，对PS&E系统进行了全面的测试。实验结果表明，该系统能够在具有挑战性的月球表面环境中有效地执行任务，并具有鲁棒性和适应性。
未来工作
进一步研究如何提高系统在通信延迟和环境变化情况下的性能，以及如何将多机器人系统应用于其他行星探索任务。