I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 5 1 1 ~ 1 5 2 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 5 1 1 - 1 5 2 0           1511       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   M ulti - ro bo a rc hi tect u re bas ed on   hy bridized bloc kc ha in mo del       Ra hu l H a rish   K um a r,   G o pa l a k rish na n   M uth u Sub ra m a nia n,  Sa ha na   B a ilu g utt u   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o mm u n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   R a s h t r e e y a   V i d y a l a y a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   3 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Oct  8 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       M u l ti - r o b o s y s tem s   ( M R S )   a re   g r o u p o r o b o ts  t h a t   c o o r d i n a te   t o   c o m p l e te   a   g i v e n   tas k .   I n   c o m m u n ica t i o n - b a s e d   s y s tem s ,   t h e   i n te g ri t y   o t h e   i n fo rm a ti o n   sh a re d   b e twe e n   ro b o ts   b e c o m e s   h i g h l y   im p o r ta n t   a s   a n y   se c u r it y   t h r e a t   d u e   t o   a   m a l ici o u s   n o d e   i n   t h e   s y s tem   c a n   c a u s e   a   c h a i n   re a c t i o n   t o   c o m p r o m ise   t h e   e n ti re   s y s tem .   Th is   p a p e r   p r o p o se s   a   h y b r i d iz e d   b l o c k c h a i n   m o d e l - b a se d   a rc h i tec t u re   (H B M A)   b u i l o n   r o b o t   o p e ra t i n g   s y ste m   (RO S )   w h ic h   o ff e rs   a   se m i - d e c e n t ra l ize d   e n v ir o n m e n t   i n t o   w h ic h   a n y   c o m m u n ica ti o n - b a se d   a l g o r it h m   c a n   b e   p l u g g e d   i n .   A   s e c u ri t y   m o n i t o r i n g   s y st e m   is   a ls o   p r o v i d e d   wit h   t h e   a rc h it e c t u r e   t h a i d e n t if i e a n d   s h u t d o w n   m a l ici o u s   r o b o t w h il e   a ls o   se n d i n g   o u t   a le rts   a b o u t   t h e   t h re a t .   T h is   a rc h i tec t u re   is   u s e d   t o   c re a te   se c u re d ,   c o u p le d   a p p r o a c h e s   t o   l o c a li z a t i o n   o f   m u l ti - r o b o t a n d   m u lt i - r o b o t   p a t h   p la n n i n g .   T h is   a p p r o a c h   i v a li d a te d   o n   b o th   p h y s ica r o b o t a n d   sim u la t i o n r u n   o n   RO S .   K ey w o r d s :   Hy b r id ized   b lo ck ch ai n   m o d el    Mu lti - r o b o p ath   p lan n in g     R ec ip r o ca l v elo city   o b s tacle   R o b o t o p er atin g   s y s tem     Secu r co m m u n icatio n     Sem i - d ec en tr aliza tio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R ah u l H ar is h   Ku m ar   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g R ash tr ee y Vid y alay C o lleg o f   E n g in ee r in g   My s o r R d ,   R Vid y an ik etan ,   Po s t,  B en g alu r u ,   Kar n ata k 5 6 0 0 5 9 ,   I n d ia   E m ail: r ah u lh k u m ar 9 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu lti - r o b o s y s tem s   ( MRS )   a r e   r ap id ly   g r o win g   f ield   o f   r o b o tics   wh er g r o u p   o f   co l lab o r ativ e   r o b o ts   ar e   u s ed   f o r   a   wid r a n g o f   a p p licatio n s .   T h ese  s y s tem s   ca n   f in d   u s i n   v a r io u s   task s   [ 1 ]   in clu d i n g   lo g is tics ,   ass em b ly ,   b io m im etic  r esear ch ,   s ea r ch   a n d   r escu e ,   wh er task s   ar p er f o r m ed   m o r ef f icien tly   an d   ef f ec tiv ely   th an   in d iv i d u al  s y s tem s .   T h is   i s   d u to   b o th   task   d iv is io n   an d   r ed u ce d   co m p lex ity   o f   ea c h   in d iv id u al   r o b o t.  H o wev er ,   s u ch   s y s tem s   co m e   with   th eir   o wn   ch allen g es.   T ask   allo ca tio n   am o n g   d if f e r en t   ag en ts   in   th a u to n o m o u s   s y s t em ,   co llis io n   f r ee   p ath   p lan n in g   [ 2 ]   f o r   a u to n o m o u s   n av ig a tio n   an d   av o i d an ce   o f   m alicio u s   in f o r m atio n   in   ca s o f   co m m u n icatio n   b as ed   s y s tem s   ar s o m o f   th e   p r im ar y   is s u es  in   d esig n in g   MRS .   Secu r ity   th r e ats  in   co m m u n icatio n   b ased   s y s tem s   m u s b h an d led   with   u tm o s im p o r tan c e   as  an y   m alicio u s   in f o r m atio n   t h at  tr av els  th r o u g h   th s y s tem   ca n   co m p r o m is o th er   asp ec ts   o f   th m u lti - r o b o t   en v ir o n m en lead in g   t o   in co r r ec p ath   p lan n in g   an d   task   all o ca tio n .   T h ese  th r ea ts   ca n   b eith er   en d o g en o u s   ( in   f o r m   o f   m alf u n ctio n in g   tr an s m itter   o r   r ec eiv er   in   r o b o t) ,   o r   ex o g en o u s   ( in   f o r m   o f   in jectio n   attac k   o r   s p o o f in g ) .   T h is   p ap e r   is   an   e x ten s io n   o f   t h m u lti - r o b o s ec u r ity   s y s tem   b ased   o n   r o b o o p er atin g   s y s tem   ( R OS)   an d   h y b r id ized   b l o ck ch ain   m o d el  ( HB M)   [ 3 ]   th at   ad d r ess es  s im ilar   i s s u es.  T h is   p ap er   h o wev er   p r o p o s es  an   en tire   m u lti - r o b o t   ar ch itectu r with   m u lti - ag en t p ath   p lan n in g   [ 4 ]   a n d   lo ca lizat io n   in teg r ated   in to   th s ec u r ity   s y s tem .   Mu lti - r o b o s ec u r ity   s y s tem s   b ec o m im p o r tan in   co m m u n icatio n   b ased   p ath   p lan n in g   [ 5 ]   as  r o b o ts   n ee d   to   co m m u n icate   th eir   p r e s en t c o o r d in ates to   o th er   r o b o t s   in   th s y s tem   to   m ak in f o r m ed   lo ca l tr ajec to r y   co r r ec tio n s   o n   th eir   p lan n ed   g lo b al  p ath s   f r o m   s tar to   g o al  p o in t.  T h er ar v ar io u s   ap p r o ac h es   [ 5 ] [ 7 ]   to   ac h iev co llis io n   f r e m u lti - ag en p at h   p lan n in g   t h at  a r b ein g   tr ied   an d   test ed .   Po p u lar   ce n tr alize d   ap p r o ac h es  in clu d s af e   in ter v al  p ath   p lan n in g   ( SIPP)   [ 8 ]   an d   co n f lict  b ased   s ea r ch   ( C B S)   [ 9 ]   m eth o d s .   SIPP   co n s tr u cts  co n f lict  g r ap h   b as ed   o n   r o b o tr ajec to r ies  an d   u s es  in ter v al - b ased   tech n iq u es  t o   r eso lv c o n f licts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 5 1 1 - 1 5 2 0   1512   C B f o r m u lates  th p ath   p lan n in g   p r o b lem   as  co n s tr ain s atis f ac tio n   p r o b le m   an d   s ea r ch es  f o r   co llis io n   f r ee   p ath s   th r o u g h   c o n f lict r eso lu tio n   p r o ce s s .   Oth er   s tu d ies f o c u s   o n   p r io r ity   b ased   alg o r ith m s   th at  u s co m m o n   s in g le  r o b o t   p ath   p lan n in g   alg o r ith m s   lik D*   [ 1 0 ]   as  th b ac k b o n e   f o r   th eir   ce n tr al  n o d e   to   p lan   in d iv id u al   p ath s   f o r   all  r o b o ts .   W h ile  b o th   th ese  m eth o d s   d o   n o t r ely   o n   co n s tan t c o m m u n icatio n   an d   ar p r o v en   to   wo r k   in   d y n am ic  e n v ir o n m en ts ,   th ey   s u f f er   f r o m   co m m o n   d i s ad v an tag es  o f   ce n t r alize d   a p p r o ac h es  s u ch   as   s ca lab ilit y ,   co m p u tatio n al  co m p lex ity   a n d   co m m u n icatio n   o v er h ea d .   A d d itio n ally ,   in   ca s m alicio u s   ag e n t   attac k s   th ce n t r alize d   s y s tem ,   th e   en tire   s y s tem   is   co m p r o m is ed   in s tan tly .   On   th e   o th er   h an d ,   d ec e n tr alize d   ap p r o ac h es lik r ec ip r o ca l v el o city   o b s tacle   ( R VO)   [ 1 1 ]   an d   n o n lin ea r   m o d el  p r e d ictiv co n tr o l ( NM PC )   [ 1 2 ]   alg o r ith m s   ar s ca lab le,   ad ap t ab le  an d   m o s im p o r tan tly   h av en h an ce d   to ler a n ce   to   m alicio u s   in f o r m atio n   as   ea ch   r o b o t   p lan s   its   o wn   p ath   in d ep en d en tly .   T h is   p a p er   p r o p o s es  s em i - d ec e n tr alize d   a p p r o ac h   to   in teg r ate  th ese  p ath   p la n n in g   alg o r ith m s   in to   th e   h y b r id ized   b lo ck ch ain   m o d el - b ased   ar ch itectu r ( HB MA ) .   I also   m o d if ies  th alg o r ith m s   b y   cr ea tin g   an   o p tim al  co m m u n icatio n   m eth o d   am o n g   r o b o ts   to   r ed u ce   th e   co m m u n icatio n   o v e r h ea d   w h ile  th r o b o t p ath s   ar c o u p le d ,   d y n am ic  a n d   s ec u r b y   th e   b lo ck ch ain   m o d el.       2.   B ACK G RO UND   2 . 1 .     Sem i - dece ntr a lized   a rc hite ct ure   us ing   R O S   R OS  is   an   o p en - s o u r ce   m id d l ewa r th at  p r o v i d es  c o llectio n   o f   lib r ar ies  an d   to o ls   f o r   b u ild in g   a n d   m an ag in g   r o b o tic  s y s tem s .   On o f   th p r im ar y   ad v a n tag es o f   u s in g   R OS   is   th co m m u n icatio n   p ip elin th at  it  p r o v id es.  I en ab les  co m m u n icatio n   b etwe en   d i f f er en c o m p o n en ts   o f   r o b o s y s te m ,   s u ch   as  s en s o r s ,   ac tu ato r s ,   an d   h ig h e r - lev el  co n tr o alg o r ith m s .   R OS  s u p p o r t s   d is tr ib u ted   ar ch itectu r e,   all o win g   f o r   m o d u lar   d ev elo p m e n t.  T h ec o s y s tem   en ab les  u s er s   to   r ec o r d   an d   v i s u alize   d ata  u s in g   p ac k ag es  li k r o s b ag   an d   R OS  v is u aliza tio n   ( r v iz) .   ce n tr al ized   R OS  s er v er   co n n ec ts   m u ltip le  n o d es  wh ich   ca n   co m m u n icate   with   ea ch   o th er   u s in g   R OS   m ess ag es o n   th p u b lis h er - s u b s cr ib er   m o d e l.   T h is   f ea tu r o f   R OS  is   u s e d   to   cr ea te  s em i - d ec en tr ali ze d   ar ch itectu r e.   E ac h   r o b o t   h as  s tat e   in f o r m atio n   ab o u its elf   th r o u g h   p r o p r io ce p tiv o r   ex te r o ce p tiv s en s o r s .   I n f o r m atio n   r e g ar d in g   o th er   r o b o ts   is   co m m u n icate d   th r o u g h   th e   s u b s cr ib ed   R OS   to p ics.  As   a   r esu lt   of   th is   h ap p e n in g   on   all   r o b o ts   in   th e   m u lti - r o b o s y s tem   in   p a r allel  f ash io n ,   all  r o b o ts   h av in f o r m atio n   ab o u all  o th e r   r o b o s tates  d ir ec tly   o r   in d ir ec tly .   T h is   g iv es  ea ch   ag en th ca p ab ilit y   to   m ak d ec is io n s   f o r   its elf .   T h m u lti - r o b o s y s tem   ca n   b u s ed   to   p er f o r m   v a r io u s   task s   [ 1 3 ]   s u ch   as  m ap p in g ,   p ath   p lan n i n g   a n d   task   co o r d in atio n ,   w h ile  ea ch   r o b o is   ex ec u tin g   i n d ep e n d en tly   tak in g   d ec is io n s   b y   its elf   an d   s im u ltan eo u s ly   co m m u n icatin g   an d   co o p er atin g   with   all  o th er   ag en ts   in   t h s y s tem .   T h is   g iv es th ar ch itectu r e   d ec en tr alize d   ch ar ac ter is tic.     2 . 2 .     H y bridi ze d   b lo ck cha in   mo d e l   B lo ck ch ain s   ar u s ed   as  d is tr i b u ted   led g er   s y s tem s   to   en cr y p an d   s ec u r d ata.   T r ad itio n ally ,   th ey   co n s is o f   p ar ticip atin g   n o d es  wh ich   k ee p   tr ac k   o f   tr an s ac ti o n s   an d   ar e   g r o u p ed   as   b lo ck s   wh ich   ar e   lin k e d   h o r izo n tally   b y   ch ain .   T ak i n g   in s p ir atio n   f r o m   t h s am m o d el  f o r   s ec u r i n g   MRS ,   th is   p ap er   ca m u p   with   HB MA   wh ich   co n s is ts   o f   p ar allel  b lo ck s   b elo n g in g   to   in d iv id u al  r o b o ts   th at   ar e   lin k ed   b o th   v er tically   an d   h o r izo n tally   as   s h o wn   in   Fig u r e   1 .             Fig u r 1 .   Sam h ash   is   g en er at ed   at  ev er y   in s tan t w h en   th e   s y s tem   is   s ec u r e.   W h en   m alicio u s   r o b o p u b lis h es   wr o n g   in f o r m atio n   as   r ep r esen ted   by   T 3 ,   th e   h ash   g en er ated   by   it   will   be   d if f er e n t   r esu ltin g   in   b r ea k in g   o f   t h v er tical  ch ai n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Mu lti - r o b o t a r ch itectu r b a s ed   o n   h yb r id iz ed   b lo ck c h a in   m o d el   ( R a h u l H a r is h   K u ma r )   1513   T h e   HB M   is   f ir s t   m a d e   up   of   h o r izo n tally   lin k e d   b l o ck s   co r r esp o n d in g   to   a   s in g le  r o b o t   in   th e   m u lti - r o b o t sy s tem .   T h h ash   g en e r ated   b y   ea ch   b lo ck   d e p en d s   o n   th r ec eiv ed   tr an s ac tio n   at  th a t p ar ticu lar   in s tan t.   T h ese  tr an s ac tio n s   ar m ad u p   o f   th s en s o r   r ea d in g   o f   t h r o b o a n d   m ess ag es  r ec eiv ed   f r o m   o th e r   r o b o ts   in   th s y s tem .   T h e   m ess ag es  f r o m   o th er   r o b o ts   ar e   s h ar e d   v ia   s u b s cr ib ed   R OS   to p ics.   E ac h   r o b o t   p u b lis h es  th e   s tate  in f o r m atio n   o b tain ed   f r o m   th s en s o r   r ea d in g s   to   a ll  th o th er   r o b o ts   in   t h s y s tem .   T h h ash es  g en er ated   b y   ea ch   r o b o t a r ex p ec ted   to   b th e   s am at  ev er y   in s tan t w h en   all  r o b o ts   ar w o r k in g   as p r o p er ly .   Ho wev er ,   wh en   r o b o b ec o m es  m alicio u s ,   it  g en er ates   a   h ash   by   co m b in in g   its   o r ig in al   in f o r m atio n   with   leg itima te   tr an s ac tio n s   r ec eiv e d   f r o m   o th er   clien ts .   T h m ali cio u s   r o b o s h ar es  in co r r ec tr an s ac tio n s   with   th r est  o f   t h s y s tem   d u e   to   e n d o g en o u s   o r   ex o g en o u s   s ec u r it y   th r ea ts ,   ca u s in g   all   o th er   r o b o ts   to   g e n er ate   a   d if f er en t   ty p e   of   h ash .   C o n s eq u en tly ,   th e   m alicio u s   r o b o en d s   u p   with   h ash   th at  d if f er s   f r o m   th r est  o f   th e   r o b o ts   in   th s y s tem .   Similar ly ,   wh en   t h er ar m u ltip le  m alicio u s   r o b o ts   p r esen in   t h s y s tem ,   th ey   all  p r o d u ce   d if f er e n an d   u n iq u h ash es.   T h r o b o ts   th at  ar n o n - m alicio u s ,   all  r ec eiv s im ila r   tr an s ac tio n s   f r o m   th s em i - d ec en tr alize d   ar c h itectu r d is cu s s ed   in   th p r e v i o u s   s ec tio n ,   an d   all  g e n er ate   th s am h ash es.   Hen ce ,   it  is   p o s s ib le  to   m o n it o r   th e   en tire   m u lti - r o b o s y s tem   u s in g   a   ce n tr alize d   s ec u r ity   m o n ito r i n g   n o d e   in   th R OS   s ec u r ity   p ac k ag e.     2 . 3 .     M ulti - ro bo t   s y s t em s   MRS   i s   r ap id ly   ev o l v in g   f ie ld   at  th in ter s ec tio n   o f   r o b o tics ,   ar tific ial  in tellig en ce ,   an d   d is tr ib u ted   s y s tem s .   MRS   in v o lv t h c o o r d in atio n   b etwe en   a u to n o m o u s   r o b o ts   to   ac h iev e   eith er   co m m o n   g o al   o r   p er f o r m   co m p lex   task s .   I n   a   m u lti - r o b o s y s tem ,   th e   r o b o ts   ar eq u i p p ed   with   s en s in g ,   co m p u tatio n ,   a n d   ac tu atio n   f ac ilit ies   to   co - o p er ate   with   o th er   r o b o ts   to   ex ch an g e   in f o r m atio n   an d   s o lv p r o b lem s   b y   co llab o r atio n .   Mu lti - ag en t   p a th   p lan n in g   is   u s ed   in   d is cr etize d   en v ir o n m e n ts ,   wh ich   ar e   g r id s   an d   p lan ar   g r ap h s .   T h r o b o ts   ar ass u m ed   to   b p o in r o b o ts ,   wh ich   d o   n o h a v m o tio n   c o n s tr ai n ts .   T h ey   ar also   ca lled   h o lo n o m ic  r o b o ts .   T h e   p r o b lem   in   a   m u lti - ag e n t   p a th   p lan n in g   s y s tem   [ 1 4 ]   is   d escr ib ed   wh en   th e   n u m b er   of   ag en ts   a r e   at   s tar l o ca tio n s   with   p r ed ef in e d   g o al  lo ca tio n s ,   in   k n o wn   en v ir o n m en t.   T h task   is   to   f in d   co llis io n   f r ee   p ath s   f o r   t h ag en f r o m   th s tar lo ca tio n   to   th g o al  lo ca tio n ,   s im u ltan eo u s ly   o p tim izin g   th o b jectiv o f   th s y s tem .       3.   L O CAL I Z AT I O USI NG   H YB RID I Z E B L O CK CH AIN MOD E L   On o f   th a p p licatio n s   f o r   th p r o p o s ed   m u lti - r o b o s y s tem   is   lo ca lizatio n   a n d   th e r eb y   m ap p in g   o f   th en v i r o n m e n b y   m u ltip le   r o b o ts   [ 1 5 ] .   E ac h   r o b o i n   th m u lti - r o b o s y s tem   h as  ac ce s s   to   its   o wn   co o r d in ate   in f o r m atio n .   T h is   ca n   b f r o m   s en s o r s   lik g lo b al  p o s itio n in g   s y s tem   ( GPS) ,   o d o m etr y   s en s o r ,   lid ar ,   an d   f id u cial  m ar k er   d ete ctio n .   All  th r o b o ts   p u b lis h   t h eir   r ec o r d ed   co o r d i n ates  in   f o r m   o f   m ess ag es  o n   R OS   to p ic.   Simu ltan eo u s ly ,   al r o b o ts   s u b s cr ib to   th r esp ec tiv R OS   to p ics  h o ld in g   co o r d in ate  in f o r m atio n   ab o u t h p u b lis h in g   r o b o ts .   H e n c e   t h e   r o b o t s   o w n   l o c a l i z a tio n   a l o n g   w i t h   t h e   i n f o r m a t i o n   r e c e i v e d   f r o m   e a c h   o f   t h e   o t h e r   r o b o t s   i n   t h e   s y s t em   m a k e   u p   t h e   t r a n s a ct i o n   l is t   f o r   t h e   H B MA .   T h is   i s   d e p i c t ed   i n   F i g u r e   2 .           Fig u r e   2 .   L o ca lizatio n   in f o r m a tio n   is   d ec en tr alize d   a n d   all   r o b o ts   p r o d u ce   h ash es   in d ep en d en tly   u s in g   th e   HB M,   s ec u r in g   th s y s tem   f r o m   m alicio u s   in f o r m atio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 5 1 1 - 1 5 2 0   1514   T o   s ec u r e   th e   lo ca lizatio n   ex p lain ed   a b o v e ,   ea ch   r o b o t   cli en in   th s ec u r ity   p ac k ag e   f o llo ws  th alg o r ith m   s h o w n   in   alg o r ith m   in   Fig u r 3 .   All  th tr a n s ac tio n s   r ec o r d ed   o r   lis ted   b y   th r esp ec tiv r o b o ar e   ap p en d e d   in to   lis o f   tr an s ac tio n s .   T h is   lis i s   co n v er ted   to   s tr in g   f o r m at  an d   p ass ed   to   h ash in g   f u n ctio n   th at  f o r m s   th co r o f   th H B MA   an d   g iv es  it  th ch ar ac t er is tic  o f   s ec u r ity   in   th m u lti - r o b o s y s tem .   T h ch o s en   h ash   f u n ctio n   ca n   b MD 5 ,   SHA - 1 ,   SHA - 2 5 6 ,   a n d   C R C 3 2 .   T h co m m o n   p r o p er ty   o f   all  th ese  h ash   f u n ctio n s   is   th at  ev en   v er y   m in u te  ch an g in   th tr a n s ac tio n   s tr in g   will  ca u s n o ticea b le  ch an g in   th e   o u tp u h ash .   T h is   en s u r es  th at  th s y s tem   i s   s ec u r ed   in   r ea tim an d   an y   m alicio u s   th r ea th at  s ee p s   in to   th s y s tem   is   n o ticea b le  a n d   ca n   b r ec o r d ed   in s tan tly .   W h en e v e r   an y   th r ea is   r ec o r d e d   b y   t h e   s ec u r ity   s y s tem ,   f lag   is   ac tiv ated   co r r esp o n d in g   to   th m alicio u s   r o b o t,  w h ich   f o r ce s   th r o b o to   s to p   m o v in g   a n d   s to p   p u b lis h in g   m alicio u s   in f o r m atio n   o u t t o   th m u lti - r o b o t sy s tem ,   th er eb y   s ec u r in g   all  th o t h er   ag en ts .           Fig u r e   3.   HB M   an d   s ec u r ity   m o n ito r in g   a l g o r i t h m       4.   P AT H   P L ANN I NG   US I NG   H YB RID I Z E B L O CK CH AIN MOD E L   Similar   to   lo ca lizatio n   on   HB MA ,   co m m u n icatio n - b a s e d   p ath   p lan n i n g   ap p r o ac h es   r eq u ir e   r o b o t   s tate  in f o r m atio n   b elo n g in g   to   all   t h e   ag en ts   in   th e   m u lti - r o b o t   s y s tem   in   o r d er   to   p lan   th eir   p ath s   in   a   d ec en t r alize d   m an n er .   Ho wev e r ,   u n lik th e   lo ca lizatio n   ap p licatio n ,   th s i ze   o f   in f o r m atio n   s h ar e d   f o r   p ath   p lan n i n g   c o u ld   b lar g er   as  th r o b o p o s itio n ,   an g u lar   s tate,   co n s tr ain ts   an d   k in em atic  in f o r m atio n   am o n g   o th er s   is   r eq u ir ed   to   m ak in f o r m ed   d ec is io n s   a b o u th p ath   p lan n in g   s tep s   to   b tak en .   He n ce ,   th co m m u n icatio n   o v e r h ea d   wh ile  co n d u ctin g   p ath   p lan n in g   f o r   c o m m u n icatio n - b ased   m eth o d s   m ig h b h i g h ,   esp ec ially   f o r   a p p licatio n s   h av in g   h ig h e r   d im e n s io n s .   Ho wev er ,   co u p lin g   d ec e n tr a lized   alg o r ith m s   with   co m m u n icatio n   of   s tate   in f o r m atio n   in c r ea s es  th r eli ab ilit y   o f   th p ath   p lan n i n g   a lg o r ith m .   Hen ce   m o d if ied   s em i - d ec en tr alize d   m o d el  f o r   c o m m u n icatio n   in   ca s o f   p at h   p la n n in g   ap p licatio n s   is   p r o p o s ed ,   as  s h o wn   i n   Fig u r e   4 .   I n   th is   p ap er ,   two   co m m o n   d ec e n tr alize d   p ath   p lan n in g   alg o r ith m s ,   R VO  an d   NM PC   ar m o d if ie d   an d   im p lem e n ted   o n   th HB MA   ar ch itectu r ac c o r d in g   to   th b lo ck   d iag r am   s h o wn   in   Fig u r e   4 .           Fig u r e   4.   Mo d if ie d   d ec en tr aliz ed ,   co u p led   p ath   p lan n in g   ap p r o ac h   to   r ed u ce   co m m u n icatio n   o v e r h e a d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Mu lti - r o b o t a r ch itectu r b a s ed   o n   h yb r id iz ed   b lo ck c h a in   m o d el   ( R a h u l H a r is h   K u ma r )   1515   4 . 1 .     Rev er s e   v elo cit y   o bs t a cle   R VO  is   d ec en tr alize d ,   n o n - co u p led   ap p r o ac h   to   m u lti - r o b o p ath   p lan n in g   th at  r esu lts   in   co llis io n   f r ee   an d   o s cillatio n   f r ee   n a v ig atio n   [ 1 6 ] .   E ac h   r o b o im p lem en ts   p ath   p lan n in g   in d e p en d en tly   with   n o   co m m u n icatio n   with   o th er   r o b o ts   r esu ltin g   in   r ed u ce d   co m m u n icatio n   o v er h ea d .   Ho w ev er ,   th er e x is ts   p o s s ib ilit y   o f   co llis io n   in   s p ec ial  ca s es  s u ch   as  k id n ap p e d   r o b o ts ,   wh er a   s in g le  ag e n is   m o v ed   to   a n   ar b itra r y   p o s itio n   awa y   f r o m   th o r ig in al  tr ajec to r y   d u to   s o m o u ts id in f lu en ce .   T h is   p ap er   s o lv es  th ab o v p r o b lem   b y   m o d if y in g   R VO   [ 1 7 ]   to   co u p le d ,   co m m u n icatio n   b ased   m eth o d   wh i le  s ec u r in g   it  u s in g   th HB MA   an d   R OS p latf o r m .     = ta n          ( 1 )     = s in     ×  _  (   ) 2 + (   ) 2   ( 2 )     = +   ( 3 )     =   ( 4 )     4 . 2 .     No nli nea r   m o del   predict iv e   a l g o r i t h m   NM PC   i s   d ec en tr alize d   p ath   p lan n in g   m eth o d   [ 1 8 ]   th at  ac co u n ts   f o r   f u ll  v eh icle  d y n am i cs  with o u d ep en d i n g   o n   p r e - p lan n ed   tr aj ec to r ies.   I is   m o d el - b ased   co n tr o ller   wh e r co m p lete  v e h icle  d y n am ics  ar e   tak en   in to   ac co u n t   to   p lan   p o s s ib le   co m m an d s   at   ev er y   in s tan t   of   th e   r o b o t   m o v em en t.  A   co n tr o ller   f o r m u latio n   tak es  th s y s tem   v ec to r   r ep r esen tin g   th s tate  o f   th r o b o an d   co n tr o in p u v ec to r   a s   th in p u t.   T h ese   p ar am eter s   ar p ass ed   th r o u g h   co s f u n ctio n   to   attain   th co n tr o v elo city   f o r   co llis io n   av o id a n ce   [ 1 9 ] W h ile  th is   m o d el  is   s ca lab le  a n d   s u itab le  f o r   d y n am ic  en v i r o n m en wh ile  b ein g   d ec en tr al ized ,   it  is   s en s itiv e   to   m o d el   in ac cu r ac ies   an d   is   c o m p u tatio n ally   c o m p lex .   T h is   p ap er   m o d if ies   th e   wo r k in g   of   tr ad itio n al   NM PC   [ 2 0 ] [ 2 2 ]   ex ec u tio n   to   r e d u c e   th e   co m m u n icatio n   o v er h e ad   an d   th e   av er a g e   o b s tacle   m atr ix   s ize   to   be   co n s id er ed   by   th s y s tem ,   th er eb y   s o lv in g   th p r o b lem   o f   co m p u tatio n al  c o m p lex ity .   T h s ec u r ity   m o n ito r   th at  co m es  with   th HB MA   also   h elp s   d ec r ea s e   th e   m o d el   in ac cu r ac ies   by   d etec tin g   m alicio u s   clien ts   an d   tak in g   ac tio n   to   m itig ate  wr o n g   in f o r m atio n   s p r ea d .     ( ) = 1 ( ) + 2 ( )   ( 5 )     1 ( ) = | | | |   ( 6 )     = [    ,    ]   ( 7 )     2 ( ) = 1 + ( × ( 2 ×  _  ) )   ( 8 )       5.   SE CUR I T M O N I T O R I N G   ce n tr al  s ec u r ity   m o n ito r in g   [ 2 3 ]   n o d is   r u n   b y   th HB MA   wh en   r o b o ts   ar co m m u n icatin g   an d   p lan n in g   f o r   th em s elv es  in   d ec en tr alize d   f ash i o n .   T h n o d f o llo ws  s im p le  lo g ic  o f   h a s h   co m p ar is o n   an d   f lag   s ettin g   to   d etec m alicio u s   r o b o ts   in   t h s y s tem   an d   ta k ac tio n   t o   k ill  th em .   As  s h o wn   in   alg o r ith m   in   Fig u r 3 ,   th s ec u r ity   m o n ito r   n o d s u b s cr ib es  to   h a s h es  f r o m   all  r o b o ts   in   th s ec u r ity   s y s tem   s im u ltan eo u s ly .   I n   ca s o f   a   s in g le  r o b o t   b ein g   m alicio u s ,   m is m atch   in   h ash es  ca n   d etec th m alicio u s   r o b o ea s ily .   T h h ash   f r o m   r o b o t   th at  d o es  n o m atch   with   th r est  o f   th e   h ash es  r ec eiv ed   is   d ec lar ed   m alicio u s   an d   th e   f lag   co r r esp o n d in g   to   th at   r o b o is   e n ab le d .   T h is   f lag   will  tak ac tio n   to   k ill  t h m alicio u s   ag en t,  i.e .   th e   m alicio u s   r o b o is   m ad to   h alt  an d   s to p   tr an s m itti n g   in f o r m atio n   to   t h r est o f   th s y s tem .      _  = 1 ( )   ( 9 )     2 1 = {  , gr ow th   in   ma l ic ious   b ot   c ount 0 , sta b l e   err or +  , d e cline   in   ma l i ci o u s   bot   cou nt   ( 1 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 5 1 1 - 1 5 2 0   1516   W h en   th er is   m is m atch   o f   m u ltip le  h ash es  o n a f ter   t h o th er ,   m alicio u s   r o b o ts   ar k illed   in   s eq u en tial  f ash io n .   Ho we v er ,   wh en   m u ltip le  r o b o ts   b ec o m m alicio u s   p ar allelly ,   th e   p er ce n tag o f   r o b o ts   u n d er   attac k   n ee d s   to   b m o n ito r ed .   T h p er ce n tag e   o f   m al icio u s   r o b o ts   in   th e   s ec u r ity   s y s tem   is   m o n ito r e d   u s in g   ( 9 ) ,   wh er   r ep r esen ts   th co u n o f   r o b o ts   with   th m aj o r ity   h ash   an d     r ep r esen ts   th to tal  n u m b er   o f   r o b o ts   in   th s y s tem .   T h v ar i ab le  ma l_ p erc  in d icate s   th p er ce n tag o f   m alicio u s   r o b o ts   p r esen at  an y   g iv en   tim e.   Ad d itio n ally ,   th g r o w th   o f   m alicio u s   r o b o ts   is   al s o   m o n ito r ed   u s in g   ( 1 0 ) .   I n   th is   eq u atio n ,   2   r ep r esen ts   th cu r r en t   co u n o f   m alicio u s   clien ts ,   w h ile  1   r ep r esen ts   th co u n o f   m alici o u s   clien ts   in   th e   im m ed iate  p r ev i o u s   in s tan ce .   I f   n ew  m alicio u s   clien ts   ar i n tr o d u ce d   in to   th s y s tem   at  a   f aster   r ate  th an   th e   s ec u r ity   m o n ito r   ca n   elim in at th em ,   a n   em er g en c y   aler i s   tr ig g er ed   to   p r o m p m an u a in ter v en tio n   an d   p r ev en t th e   s y s tem   f r o m   b ein g   co m p r o m is ed .       6.   E XP E R I M E N T S   AND   SI M U L AT I O NS   I n   o r d er   t o   d em o n s tr ate  th HB MA   co n ce p p r o p o s ed   in   th is   p ap er ,   b o th   h ar d war e   an d   s o f twar e   s etu p s   wer cr ea ted .   T r u to   th m in im alis tic  n atu r o f   s war m   r o b o ts ,   s m all  an d   lig h tweig h r o b o ts   wer e   cr ea ted .   E ac h   r o b o was  o f   s ize  1 4 ×1 2 × 1 1   c m   an d   weig h ed   4 0 0   g .   E ac h   r o b o h ad   m in im a p r o ce s s in g   p o wer   o n b o a r d .   No d eM C b o ar d   wh ich   r u n s   o n   E SP 8 2 6 6   m ic r o co n tr o ller   was  u s ed   to   g et  in s tr u ctio n s   f r o m   a   R OS  m aster   n o d v ia  Wi - Fi .   R OS  n o d es  wer in itialized   in d iv id u ally   f o r   ea ch   r o b o to   m ak d ec is io n s   in   d ec en tr alize d   f ash io n .   R asp b er r y   Pi  [ 2 4 ]   ca n   also   b u s ed   f o r   th s am ap p licatio n   a n d   R OS  n o d es  ca n   r u n   lo ca lly   o n   th p r o ce s s o r   s in ce   R OS  s u p p o r ts   d is tr ib u ted   ar c h itectu r wh er d i f f er en n o d e s   ca n   b co n n ec ted   th r o u g h   d if f er e n m ac h in es.  Ho wev er ,   f o r   th is   ap p licatio n ,   No d eM C Us  wer u s ed   an d   n o d es  wer r em o tely   r u n   b y   s en d in g   co m m an d s   to   th r o b o th r o u g h   Wi - Fi .   E ac h   r o b o r u n s   o n   2   3 . 7   L i - io n   b atter ies,  p air   o f   b r u s h less   o u tr u n n er s   ( B O)   m o to r s   an d   h as   s m all  s er v o   f o r   d r o p p in g   o b jects.  W ith   n o   s en s o r   o n   b o ar d ,   th e   r o b o r elies  o n   Ar Uco   [ 2 5 ]   m ar k er s   s tu ck   to   th to p   p late  an d   an   o v e r h ea d   ca m e r s etu p   f o r   its   lo ca lizatio n .   T h ese  r o b o ts   wer u s ed   to   d e m o n s tr ate  s ec u r ed   lo ca lizatio n   u s in g   HB MA .       7.   RE SU L T S   7 . 1 .     Secure d   lo ca liza t io n   T h R OS  p ac k ag was  cr ea te d   ac co r d in g   to   th HB MA   co n ce p d is cu s s ed   in   th p r ev i o u s   s ec tio n s .   Dif f er en n o d es  wer e   in itialized   f o r   i n d iv id u al  r o b o ts   a n d   th s ec u r ity   m o n ito r   n o d e   was  r u n   p a r allel  to   th e   lau n ch in g   o f   all   r o b o n o d es.   I n   th e   f ir s s tag e,   an im atio n   o n   m at p lo tlib   was  u s ed   to   v i s u alize   th s ec u r e d   lo ca lizatio n   as sh o wn   in   Fig u r 5 .   R o b o t c lien ts   wer p u b lis h in g   to   o th er   a g en ts   in   th s y s tem   an d   s u b s cr ib i n g   f r o m   o t h er   r o b o ts   s im u ltan eo u s ly   u s in g   th p u b lis h er - s u b s c r ib er   m o d el  u s ed   to   t r an s m it  R OS   m es s ag es,  an d   n o   d elay   o r   er r o r   in   in f o r m atio n   ex ch an g was o b s er v ed .   T h e   s ec u r ity   m o n ito r in g   n o d co n tin u o u s ly   r ec o r d ed   h ash   co m p ar is o n s   an d   k illed   an y   m alicio u s   r o b o ts   as  s o o n   as  th r ea was  d etec ted .   On s u ch   ex am p le  wh e r e   o n o f   th e   r o b o ts   in   th 3   ag e n t m u lti - r o b o t sy s tem   wen t m al icio u s   an d   th s ec u r ity   m o n ito r   to o k   ac tio n   to   k ill  th r o b o t w h ile  s en d in g   o u t a l er ts   ca n   b s ee n   in   th e   Fig u r 5 .           Fig u r e   5.   Ma tp lo t   s im u latio n   of   s ec u r ed   l o c a l i z at i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Mu lti - r o b o t a r ch itectu r b a s ed   o n   h yb r id iz ed   b lo ck c h a in   m o d el   ( R a h u l H a r is h   K u ma r )   1517   Similar ly   in   th n ex s tag e,   t h s am s ec u r ed   l o ca lizatio n   c o n ce p was  im p lem e n ted   p r ac tically .   T h cu s to m   r o b o ts   d escr ib ed   in   th p r ev io u s   s ec tio n   wer u s ed   f o r   th is   p u r p o s e.   Ar Uco   m ar k er s   o n   to p   o f   ea ch   r o b o t   wer u s ed   t o   r ec o r d   lo c aliza tio n   in f o r m atio n .   An   o v e r h ea d   ca m er a   s tr ea m in g   to   ea ch   in d i v id u al   r o b o n o d was  u s ed   to   attain   s tate  in f o r m atio n   f o r   th e   p ar ticu la r   I b elo n g in g   to   th e   r o b o n o d as  s h o wn   in   th e   Fig u r 6 .   T h m u lti - r o b o t sy s tem   was a b le  to   lo ca lize  all  r o b o ts   in   s ec u r ed   f ash io n .   W h en   er r o r   was in d u ce d   m an u ally   to   o n o f   th r o b o ts ,   th s y s tem   ag ain   d etec ted   th th r ea t a n d   k illed   th m alicio u s   clien t,  i.e .   s to p p ed   th m alicio u s   r o b o t’ s   m o v em e n t a n d   s to p p ed   p u b lis h in g   m es s ag es f r o m   th at  ag en t.  Hen ce ,   it wa s   s u cc ess f u lly   v er if ied   th at  th lo ca lizatio n   o f   ag en ts   in   th m u lti - r o b o s y s tem   was  im p lem en ted   i n   s ec u r ed ,   s em i - d ec en tr alize d   f ash io n   as  p er   th o b jectiv an d   th HB MA   p r ev en ted   th en tire   s y s tem   f r o m   b ein g   co m p r o m is ed   wh en   a n y   s ec u r i ty   was in d u ce d .           Fig u r e   6.   Secu r ed   lo ca lizatio n   im p lem en ted   on   p h y s ical   r o b o t s       7 . 2 .     O ptim ized   m ulti - ro bo t   pa t h   p l a nn in g   s ep ar ate  R OS  p ac k ag e   wa s   d ev elo p e d   to   test   th a r ch it ec tu r e’ s   co m p atib ilit y   with   m u lti - r o b o p ath   p la n n in g   alg o r ith m s .   T h r esu lts   wer e   v is u alize d   a n d   a n aly s is   was  p er f o r m ed   u s in g   a   m atp lo tlib   an im atio n .   As  ex p lain ed   in   t h p r ev io u s   s ec tio n s ,   th R VO  m eth o d   an d   th NM PC   m eth o d   wer b o t h   m o d if ied   to   b co m m u n icatio n   b ased ,   co u p led   an d   d ec en t r alize d   alg o r ith m s   with   r ed u c ed   co m m u n icatio n   o v er h ea d .   B o th   th al g o r ith m s   wer s u cc ess f u lly   test ed   f o r   co llis io n   f r ee   a u to n o m o u s   n av ig atio n   b o th   i n   p r esen ce   o f   s tatic  an d   d y n am ic  o b s tacle s .   T h r o b o ts   wer r ea c h in g   t h eir   g o als  s u cc ess f u lly   wh ile  co m m u n icatin g   an d   co o r d in ati n g   with   ea ch   o th er   th r o u g h   th e   p u b lis h er - s u b s cr ib e r   m o d el  o f   R OS.   T h av er ag o f   c o m p u tatio n   tim to   ca lcu late  c o n tr o l   v elo city   at  ea ch   in s tan o f   n a v ig a tio n   f r o m   s tar to   g o al  o f   o n p ar ticu lar   r o b o was  ca lcu lated   a n d   r ec o r d ed   as  th n u m b e r   o f   o b s tacle s   in cr ea s ed .   I was  o b s er v ed   th at  R VO  was  f a s ter   alg o r ith m   co m p ar e d   to   NM PC ,   tak in g   les s   tim to   c o m p u te  th co n tr o v elo cities  in   p r esen ce   o f   o b s tacle s   as  s ee n   in   T ab le  1 .   Ho wev er ,   it  ca n   b s ee n   th at  NM PC   is   le s s   s en s itiv to   th in cr ea s in   n u m b er   o f   o b s tacle s   as  co m p ar ed   to   R VO.   W h en   th n u m b er   o f   o b s tacle s   is   in cr ea s ed   f r o m   1   to   4 ,   th s p ee d   o f   th alg o r ith m   d ec r ea s es 2 . 5 6   tim es f o r   R VO  an d   1 . 1 7   tim es f o r   NM PC   ap p r o x im ately .       T ab le   1 .   Me asu r em e n t   of   a v er ag e   co m p u tatio n   tim e   f o r   d if f e r en t   m u lti - r o b o t   p ath   p lan n i n g   alg o r ith m s   on  HB MA   in   m illi   s ec o n d s   N u mb e r   of   o b s t a c l e s   R V O   N M P C   1   0 . 6 3 5 9 8   1 4 . 5 8 8 4 5   2   1 . 0 0 0 6 2   1 9 . 6 0 3 1 4   3   1 . 3 3 3 8 0   2 3 . 2 4 9 4 7   4   1 . 6 3 0 4 3   2 5 . 1 1 5 4 3       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 5 1 1 - 1 5 2 0   1518   Ad d itio n ally ,   it  ca n   b o b s er v ed   f r o m   th e   Fig u r e   7   t h at  th p ath   len g t h   tak e n   b y   R VO  is   s h o r ter   t h an   th at   of   NM PC   m ak in g   it   m o r e   o p tim al   f o r   n a v ig atio n .   T h e   s am e   co n clu s io n   can   be   m ad e   by   o b s er v in g   T a b l e   2 .   We   can   also   s ee   th at   NM PC   im p r o v es   m u ch   f aster   with   d ec r ea s e   in   n u m b er   of   o b s tacle s ,   b u t   R VO   more   o r   less   tak es  th s am e   p ath   len g th   with   a n y   n u m b er   o f   o b s tacle s .   I n   a   d y n am ic   en v ir o n m en t   wh en   th e   n u m b er   o f   o b s tacle s   k ee p   in c r ea s in g ,   NM PC   tak es  s af er   co l lis io n   f r ee   p ath s   co m p ar ed   to   R VO,   wh ich   h as  a   ten d en cy   t o   r ea ch   v er y   clo s to   th o b s tacle .           Fig u r e   7.   R VO   an d   NM PC   s im u latio n   on   H B M A       T ab le   2.   Me asu r em en t   of   p ath   len g th   f o r   d i f f er en t   m u lti - r o b o t   p ath   p lan n i n g   al g o r ith m s   on   HB MA   in   m illi   s ec o n d s   N u mb e r   of   o b s t a c l e s   R V O   N M P C   1   1 3 . 2 8 2 8   7 . 5 9 9 9   2   2 2 . 8 8 7 9   7 . 5 9 9 9   3   2 7 . 8 0 1 0   7 . 5 9 9 9   4   3 1 . 0 8 6 3   7 . 7 4 9 9       8.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap e r ,   n o v el  HB MA   b ased   ar ch itectu r is   p r o p o s e d   to   r u n   o n   R OS  p ac k a g e,   i n to   wh ich   alg o r ith m s   f o r   v ar io u s   m u lti - r o b o t   ap p licatio n s   lik e   lo ca lizatio n ,   m ap p in g   an d   m u lti - ag en au to n o m o u s   n av ig atio n   ca n   b in teg r ated .   All  d ec is io n s   ar im p lem en ted   b y   in d iv id u al  r o b o ts   r u n n i n g   th alg o r ith m s   in   a   d ec en tr alize d   f ash io n   w h ile  ce n tr alize d   s ec u r ity   m o n ito r   is   u s ed   to   d etec s ec u r ity   th r ea ts   an d   tak e   ac tio n   to   m itig ate   th e   s p r ea d   of   m alicio u s   in f o r m atio n .   T h is   p r o v es   to   s u cc es s f u lly   s af eg u ar d   th e   lo ca lizatio n   an d   p ath   p lan n in g   alg o r ith m s   e v en   wh en   th ey   ar e   co m m u n icatio n   b ased   an d   th er e   is   th r ea o f   m alicio u s   in f o r m atio n   b ein g   s h ar ed .   T h e   co n ce p t   of   f id u cial   m ar k er   d etec tio n   f o r   r o b o t   lo ca lizatio n ,   R VO  an d   N MPC   m eth o d s   f o r   p ath   p lan n in g   ar u s ed   f o r   im p lem en tatio n   o f   th e   d is cu s s ed   m u lti - r o b o t   a p p licatio n s .   Ad d itio n all y ,   m o d if icatio n   is   done   to   th e   two   p ath   p lan n in g   alg o r ith m s   to   r ed u ce   th co m m u n icat io n   o v er h ea d   an d   co m p u tatio n al  co m p lex ity   o f   p ath   d ec en tr alize d   p ath   p la n n in g .   T h alg o r ith m s   ar test e d   o n   b o th   Ma tp lo t   Simu latio n s   an d   cu s to m - m ad e   p h y s ical  s war m   r o b o ts ,   b u ilt  u s in g   th e   R OS   f r am ewo r k .   An aly zin g   r esu lts   f r o m   m o d if ie d   R VO   an d   NM PC   m eth o d s ,   v ar io u s   p ar am et er s   s u ch   as  s p ee d   of   co n t r o l   v elo city   co m p u tatio n ,   s en s itiv ity   to   n u m b er   of   o b s tacle s   an d   p ath   len g th   ar e   u s ed   to   co m p a r th e   p er f o r m an ce   of   th e   two   alg o r ith m s .   Fu tu r e   s co p e   of   th e   p ap er   in cl u d es   in teg r atin g   m o r e   m u lti - r o b o t   ap p licatio n s   s u ch   as  tr ajec to r y   p lan n in g   an d   task   allo ca tio n   in t o   th e   ar ch it ec tu r wh ile  r ed u cin g   th e   co m p u tatio n al  c o m p lex ity   o f   th alg o r ith m s   r u n n in g   o n   ea ch   r o b o t.   Dec en tr alizin g   th s ec u r ity   m o n ito r   n o d al o n g   with   th alg o r ith m s   r u n n in g   on   each   r o b o t   will   cr ea te   a   f u lly   d ec en tr alize d   a r ch itectu r e   th at   is   s af er   f r o m   s ec u r ity   th r ea ts   an d   h as   r ed u c ed   co m m u n icatio n   o v er h ea d .   T h is   p ap er   h as   test ed   th e   lo ca lizatio n   an d   p ath   p lan n in g   alg o r ith m s   f o r   g r o u n d - b a s e d   r o b o ts   on   b o th   p h y s ical   s y s tem s   an d   on   s im u latio n s .   Fu tu r e   wo r k   can   in c lu d e   ae r ial   v eh icles  an d   m an i p u lato r   s y s tem s   to   in cr ea s th d im e n s io n ality   o r   d eg r ee s   o f   f r ee d o m   in   th e   r o b o ts   an d   c o n d u ct  test s   f o r   t h e   HB MA   s u p p o r t   on   h ig h er   o r d er   s y s tem s .   Mitig ati o n   of   p a r allel   s ec u r ity   th r ea ts   is   an o th er   ar ea   of   s tu d y   f u tu r wo r k   ca n   f o cu s   o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8       Mu lti - r o b o t a r ch itectu r b a s ed   o n   h yb r id iz ed   b lo ck c h a in   m o d el   ( R a h u l H a r is h   K u ma r )   1519   ACK NO WL E DG M E N T   W w o u ld   li k t o   t h a n k   t h e   De p a r t m e n t   o f   E l ec tr o n ics   an d   C o m m u n ic ati o n   E n g in ee r i n g ,   R . V .   C o lleg e   of   E n g in ee r in g   f o r   th eir   g u id a n ce   in   t h e   f o r m atio n   of   m an u s cr ip t   an d   ass is tan ce   d u r in g   th e   c o u r s o f   r esear ch .   W wo u ld   also   lik to   th an k   Ast r R o b o tics ,   R . V .   C o lleg o f   E n g in ee r in g   f o r   lettin g   u s   u s th eir   wo r k s h o p   a n d   p r o v id in g   n ec ess ar y   elec tr o n ics f o r   th is   p r o jec t.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   R .   N .   D a r m a n i n   a n d   M .   K .   B u g e j a ,   A   r e v i e w   o n   m u l t i - r o b o t   s y s t e ms   c a t e g o r i s e d   b y   a p p l i c a t i o n   d o m a i n ,   i n   2 0 1 7   2 5 t h   Me d i t e rr a n e a n   C o n f e r e n c e   o n   C o n t r o l   a n d   A u t o m a t i o n   ( ME D ) ,   J u l .   2 0 1 7 ,   p p .   7 0 1 7 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M ED . 2 0 1 7 . 7 9 8 4 2 0 0 .   [ 2 ]   Á .   M a d r i d a n o ,   A .   A l - K a f f ,   D .   M a r t í n ,   a n d   A .   d e   l a   Esc a l e r a ,   Tr a j e c t o r y   p l a n n i n g   f o r   mu l t i - r o b o t   s y st e m s:   M e t h o d a n d   a p p l i c a t i o n s,   E x p e rt   S y st e m s w i t h   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 7 3 ,   p .   1 1 4 6 6 0 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e sw a . 2 0 2 1 . 1 1 4 6 6 0 .   [ 3 ]   R .   H .   K u m a r   a n d   G .   M .   S u b r a m a n i a n ,   M u l t i - r o b o t   se c u r i t y   sy s t e m   b a s e d   o n   r o b o t   o p e r a t i n g   sy s t e m   a n d   h y b r i d i z e d   b l o c k c h a i n   mo d e l ,   i n   2 0 2 2   I EEE   3 rd   G l o b a l   C o n f e re n c e   f o r   A d v a n c e m e n t   i n   T e c h n o l o g y   ( G C AT) ,   O c t .   2 0 2 2 ,   p p .   1 6 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / G C A T 5 5 3 6 7 . 2 0 2 2 . 9 9 7 1 9 1 8 .   [ 4 ]   J.  Y u   a n d   S .   M .   La V a l l e ,   O p t i m a l   mu l t i r o b o t   p a t h   p l a n n i n g   o n   g r a p h s :   c o m p l e t e   a l g o r i t h ms  a n d   e f f e c t i v e   h e u r i s t i c s ,   I E EE   T ra n s a c t i o n o n   R o b o t i c s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 6 3 1 1 7 7 ,   O c t .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T R O . 2 0 1 6 . 2 5 9 3 4 4 8 .   [ 5 ]   J.  Li ,   J.  W u ,   J .   Li ,   A .   K .   B a s h i r ,   M .   J.  P i r a n ,   a n d   A .   A n j u m,  B l o c k c h a i n - b a se d   t r u s t   e d g e   k n o w l e d g e   i n f e r e n c e   o f   m u l t i - r o b o t   sy st e ms  f o r   c o l l a b o r a t i v e   t a s k s,”   I EEE  C o m m u n i c a t i o n M a g a z i n e ,   v o l .   5 9 ,   n o .   7 ,   p p .   9 4 1 0 0 ,   Ju l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M C O M . 0 0 1 . 2 0 0 0 4 1 9 .   [ 6 ]   Y .   Z h a n g   a n d   Y .   M e n g ,   A   d e c e n t r a l i z e d   mu l t i - r o b o t   sy st e f o r   i n t r u d e r   d e t e c t i o n   i n   s e c u r i t y   d e f e n s e ,   i n   2 0 1 0   I E EE/ RS J   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   Ro b o t s   a n d   S y s t e m s ,   O c t .   2 0 1 0 ,   p p .   5 5 6 3 5 5 6 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I R O S . 2 0 1 0 . 5 6 5 2 0 0 4 .   [ 7 ]   A .   B o se,   P y t h o n   i m p l e me n t a t i o n   o f   a   b u n c h   o f   mu l t i - r o b o t   p a t h - p l a n n i n g   a l g o r i t h ms,   G i t H u b ,   2 0 2 2 .   h t t p s : / / g i t h u b . c o m/ a t b 0 3 3 / mu l t i _ a g e n t _ p a t h _ p l a n n i n g   ( a c c e sse d   A u g .   0 3 ,   2 0 2 3 ) .   [ 8 ]   M .   P h i l l i p s   a n d   M .   L i k h a c h e v ,   S I P P :   S a f e   i n t e r v a l   p a t h   p l a n n i n g   f o r   d y n a mi c   e n v i r o n me n t s ,   i n   2 0 1 1   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n ,   M a y   2 0 1 1 ,   p p .   5 6 2 8 5 6 3 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C R A . 2 0 1 1 . 5 9 8 0 3 0 6 .   [ 9 ]   S .   S h a r ma  a n d   N .   A .   M e n e z e s,  M u l t i   r o b o t   p a t h   p l a n n i n g   u s i n g   p r i o r i t y   b a se d   a l g o r i t h m ,   i n   2 0 2 2   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   El e c t ro n i c s,   C o m p u t i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g i e s   ( C O N EC C T ) ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 6 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / C O N E C C T5 5 6 7 9 . 2 0 2 2 . 9 8 6 5 6 9 0 .   [ 1 0 ]   N .   M a l s a ,   V .   V y a s,  J .   G a u t a m,   R .   N .   S h a w ,   a n d   A .   G h o s h ,   F r a mew o r k   a n d   sm a r t   c o n t r a c t   f o r   b l o c k c h a i n   e n a b l e d   c e r t i f i c a t e   v e r i f i c a t i o n   sy s t e u s i n g   r o b o t i c s ,   i n   Ma c h i n e   L e a r n i n g   f o Ro b o t i c s   Ap p l i c a t i o n s.  S t u d i e i n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e S i n g a p o r e :   S p r i n g e r ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 2 5 1 3 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 16 - 0 5 9 8 - 7 _ 1 0 .   [ 1 1 ]   Y .   Zh a n g   a n d   Y .   M e n g ,   D y n a m i c   mu l t i - r o b o t   t a s k   a l l o c a t i o n   f o r   i n t r u d e r   d e t e c t i o n ,   i n   2 0 0 9   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n f o rm a t i o n   a n d   A u t o m a t i o n ,   Ju n .   2 0 0 9 ,   p p .   1 0 8 1 1 0 8 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I N F A . 2 0 0 9 . 5 2 0 5 0 7 8 .   [ 1 2 ]   M .   K a mel ,   J.  A l o n s o - M o r a ,   R .   S i e g w a r t ,   a n d   J.  N i e t o ,   N o n l i n e a r   mo d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   f o r   mu l t i - mi c r o   a e r i a l   v e h i c l e   r o b u s t   c o l l i si o n   a v o i d a n c e ,   a r x i v . o rg / a b s / 1 7 0 3 . 0 1 1 6 4 M a r .   2 0 1 7 .   [ 1 3 ]   J.  J .   R o l d á n   e t   a l . ,   M u l t i - r o b o t   sy s t e ms,  v i r t u a l   r e a l i t y   a n d   R O S :   d e v e l o p i n g   a   n e w   g e n e r a t i o n   o f   o p e r a t o r   i n t e r f a c e s,   i n   Ro b o t   O p e r a t i n g   S y s t e m   ( RO S ) .   S t u d i e i n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e ,   C h a m :   S p r i n g e r ,   2 0 1 9 ,   p p .   2 9 64 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 319 - 9 1 5 9 0 - 6 _ 2 .   [ 1 4 ]   H .   Ta h i r ,   M .   N .   S y e d ,   a n d   U .   B a r o u d i ,   H e u r i s t i c   a p p r o a c h   f o r   r e a l - t i me  m u l t i - a g e n t   t r a j e c t o r y   p l a n n i n g   u n d e r   u n c e r t a i n t y ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   3 8 1 2 3 8 2 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 6 2 7 8 5 .   [ 1 5 ]   A .   M a r t i n e l l i ,   F .   P o n t ,   a n d   R .   S i e g w a r t ,   M u l t i - r o b o t   l o c a l i z a t i o n   u si n g   r e l a t i v e   o b ser v a t i o n s ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   2 0 0 5   I EEE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n ,   p p .   2 7 9 7 2 8 0 2 ,   doi :   1 0 . 1 1 0 9 / R O B O T. 2 0 0 5 . 1 5 7 0 5 3 7 .   [ 1 6 ]   J.  S n a p e ,   J .   v a n   d e n   B e r g ,   S .   J.   G u y ,   a n d   D .   M a n o c h a ,   T h e   h y b r i d   r e c i p r o c a l   v e l o c i t y   o b s t a c l e ,   I EE E   T ra n s a c t i o n s   o n   R o b o t i c s v o l .   2 7 ,   n o .   4 ,   p p .   6 9 6 7 0 6 ,   A u g .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T R O . 2 0 1 1 . 2 1 2 0 8 1 0 .   [ 1 7 ]   J.  S n a p e ,   J.  v a n   d e n   B e r g ,   S .   J .   G u y ,   a n d   D .   M a n o c h a ,   I n d e p e n d e n t   n a v i g a t i o n   o f   mu l t i p l e   m o b i l e   r o b o t w i t h   h y b r i d   r e c i p r o c a v e l o c i t y   o b s t a c l e s ,   i n   2 0 0 9   I EEE / R S J   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   R o b o t a n d   S y st e m s ,   O c t .   2 0 0 9 ,   p p .   5 9 1 7 5 9 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I R O S . 2 0 0 9 . 5 3 5 4 8 2 1 .   [ 1 8 ]   H .   X i a o   a n d   C .   L.   P .   C h e n ,   I n c r e m e n t a l   u p d a t i n g   m u l t i r o b o t   f o r m a t i o n   u si n g   n o n l i n e a r   mo d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   me t h o d   w i t h   g e n e r a l   p r o j e c t i o n   n e u r a l   n e t w o r k ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   I n d u st r i a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   6 6 ,   n o .   6 ,   p p .   4 5 0 2 4 5 1 2 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 8 . 2 8 6 4 7 0 7 .   [ 1 9 ]   D .   H .   S h i m,   H .   J .   K i m,   a n d   S .   S a s t r y ,   D e c e n t r a l i z e d   n o n l i n e a r   m o d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   o f   m u l t i p l e   f l y i n g   r o b o t s,”   i n   4 2 n d   I E EE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D e c i s i o n   a n d   C o n t r o l   ( I EE C a t .   N o . 0 3 C H 3 7 4 7 5 ) ,   2 0 0 3 ,   p p .   3 6 2 1 ---- 3 6 2 6   v o l .   4 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / C D C . 2 0 0 3 . 1 2 7 1 7 1 0 .   [ 2 0 ]   D .   H .   S h i m,   H .   J .   K i m,  a n d   S .   S a st r y ,   D e c e n t r a l i z e d   r e f l e c t i v e   m o d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   o f   mu l t i p l e   f l y i n g   r o b o t s   i n     d y n a mi c   e n v i r o n me n t ,   U n p u b l i s e d ,   2 0 0 3 ,   A c c e sse d :   A u g .   0 3 ,   2 0 2 3 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / c i t e see r x . i st . p s u . e d u / d o c u me n t ? r e p i d = r e p 1 & t y p e = p d f & d o i = e 1 0 c 6 e 1 6 3 8 8 5 e 0 1 2 f 3 0 2 4 8 7 c 1 e 2 b 1 b e a e 9 9 a 8 0 f b   [ 2 1 ]   F .   K ü n h e ,   J.  G o mes ,   a n d   W .   F e t t e r ,   M o b i l e   r o b o t   t r a j e c t o r y   t r a c k i n g   u si n g   m o d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l ,   i n   I I   I E E l a t i n - a m e r i c a n   ro b o t i c s   ,   2 0 0 5 ,   p p .   1 7.   [ 2 2 ]   J.  W u r t s,  J .   L.   S t e i n ,   a n d   T.   Er sa l ,   D e si g n   f o r   r e a l - t i me  n o n l i n e a r   m o d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   w i t h   a p p l i c a t i o n   t o   c o l l i s i o n   i mm i n e n t   st e e r i n g ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   C o n t r o l   S y st e m T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 0 ,   n o .   6 ,   p p .   2 4 5 0 2 4 6 5 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T C S T. 2 0 2 2 . 3 1 5 4 3 7 0 .   [ 2 3 ]   L.   E.   P a r k e r   a n d   B .   A .   Emm o n s ,   C o o p e r a t i v e   mu l t i - r o b o t   o b s e r v a t i o n   o f   m u l t i p l e   m o v i n g   t a r g e t s ,   i n   Pro c e e d i n g o f   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n ,   v o l .   3 ,   p p .   2 0 8 2 2 0 8 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / R O B O T . 1 9 9 7 . 6 1 9 2 7 0 .   [ 2 4 ]   C .   W i l l i a ms  a n d   A .   S c h r o e d e r ,   U t i l i z i n g   R O S   1   a n d   t h e   T u r t l e b o t 3   i n   a   mu l t i - r o b o t   s y st e m,   a r x i v . o rg / a b s / 2 0 1 1 . 1 0 4 8 8 ,   N o v .   2 0 2 0 .   [ 2 5 ]   L.   A r c o s,   C .   C a l a l a ,   D .   M a l d o n a d o ,   a n d   P .   J.   C r u z ,   R O S   b a s e d   e x p e r i m e n t a l   t e st b e d   f o r   m u l t i - r o b o t   f o r m a t i o n   c o n t r o l ,   i n   2 0 2 0   I EEE  A N D E S C O N ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A N D ESCO N 5 0 6 1 9 . 2 0 2 0 . 9 2 7 2 0 7 3 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 5 1 1 - 1 5 2 0   1520   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Ra h u H a r ish   K u m a r           re c e iv e d   h is  B . E.   i n   e lec tro n ics   a n d   c o m m u n ica ti o n   e n g in e e rin g   fro m   RV  Co ll e g e   o En g i n e e rin g   i n   2 0 2 3 .   He   is  c u rre n tl y   p u rs u in g   M . S .   i n   ro b o ti c fro m   Un i v e rsity   o M ich ig a n ,   An n   Arb o r.   His  i n tere sts  a re   ro b o t ics ,   c o n tr o sy ste m s,   a n d   p e rc e p ti o n .   He   c a n   b e   c o n tac t e d   a e m a il ra h u l h k u m a r9 @g m a i l. c o m .         G o p a l a k r ish n a n   Mu th u   S u b r a m a n i a n           re c e iv e d   h is   B. E.   i n   e lec tro n ics   a n d   c o m m u n ica ti o n   e n g in e e rin g   fro m   RV  Co ll e g e   o f   E n g i n e e rin g   in   2 0 2 3 .   His  i n tere sts  a re   e m b e d d e d   s y ste m s,  c o m p u ter  sc i e n c e   a n d   m a c h in e   lea rn in g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   m u th u s u b ra m a n ian 0 0 @g m a il . c o m .         S a h a n a   B a il u g u ttu           is  a n   a ss is tan p ro fe ss o i n   th e   De p a rtme n o El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   a t   RV  Co ll e g e   o f   E n g i n e e rin g ,   Be n g a lu ru .   S h e   h o ld a   P h . D.   i n   c o m m u n ica ti o n   n e two r k a n d   a   M . Tec h .   d e g re e   i n   c o m p u ter  n e two rk   e n g i n e e rin g   fro m   Da y a n a n d a   S a g a C o ll e g e   o E n g in e e rin g .   S h e   h a a   tea c h in g   e x p e rien c e   o 1 4   y e a rs  a n d   h a s   tau g h th e   su b jec ts  b a sic o e lec tro n ics   e n g in e e rin g ,   a n a l y sis  a n d   d e sig n   o d i g it a c ircu it s,   c o m p u ter  c o m m u n ica ti o n   n e tw o rk s,   o p ti c a fi b e c o m m u n ica ti o n ,   ARM   p r o c e ss o t o   u n d e r g ra d u a te   a n d   p o stg ra d u a te  stu d e n ts.   He c u rre n a re a o f   i n tere st  a re   fa u lt   t o lera n c e   i n   n e two rk i n g   a n d   m a c h in e   lea rn i n g .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sa h a n a b @rv c e . e d u . in .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.