Robotique collective et intelligence distribuée

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1 Robotique collective et intelligence distribuée 1. Introduction 2. Plateforme Khepera 3. Contrôle formation de robot 4. Projet RoCSyS 5. Perspectives Christophe SABOURIN, Kurosh MADANI Laboratoire Images, Signaux et Systèmes Intelligents (LISSI / EA 3956) Université PARIS EST, IUT Sénart - Fontainebleau 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 1

2 1.1 Introduction: Robotique collective Robotique collective: Ensemble de robots (ou d agents) capables de s organiser dans le temps et l espace pour la réalisation de tâches complexes. Avantages: Robustesse: la détérioration d'un robot n'entraîne pas le disfonctionnement de l'ensemble des robots Flexibilité: réalisation d'une seule tâche complexe ou plusieurs tâches simple mais simultanément Système distribué: augmentation de la collecte d'informations, partage des données entre chaque agent. Domaines d application: Robotique ludique (Robocup) Robotique d assistance et de service (réseaux ubiquitaires) Robotique industrielle (chaîne de montage flexible) Robotique d exploration et d exploitation (milieu spatial) 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 2

3 1.2 Introduction: Exemples de projets SYMBRION (Symbiotic Evolutionary Robot Organisms) REPLICATOR (Robotic Evolutionary Self-Programming and Self-Assembling Organisms) L'objectif principal de ces projets est d'étudier et de développer de nouveaux principes d'adaptation et d'évolution basée sur la symbiose de systèmes multi-robots. Swarmanoid Le but de ce projet est d étudier les moyens de concevoir, de réaliser et de contrôler un essaim de robots hétérogènes capable d évoluer dans un environnement 3-D 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 3

4 1.3 Introduction: Colonie de robot Colonie de robots Réseaux d agents virtuels ou physiques autonomes distribués dans l espace en interaction avec l homme capables de générer des comportement émergents en fonction du contexte (mission, environnement) Interaction Homme/Robot Colonie (de robots) autonome Robots semi-autonomes Problématiques: Organisation (hiérarchisation) rationnelle des robots Coordination dans le temps et l'espace Apprentissage collectif d'une tâche complexe Communication et partage des connaissances Comportements (sociaux) émergents Interaction Robot/Robot 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 4

5 2.1 Plateforme Khepera Logiciel de simulation Webots : Modélisation (nombreux modèles déjà intégré) Programmation (langage C, URBI) Simulation (robot virtuel) Test programme sur robot réel Robot Khepera III Carte KorebotLE Processor Motion Sensors Communication DsPIC 30F DC brushed servo motors 9 Infra-red proximity 5 Ultrasonic sensors Serial Port, WiFi Processor RAM FLASH OS Support Intel XSCALE PXA MHz 64 MBytes 32 MBytes Linux /10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 5

6 2.2 Plateforme Khepera Caméra CMUCam3 Yann ROSSIGNOL IUT Mesures Physiques Université Orléans Réalisation d une interface de supervision sous Labview Plateforme composée d un superviseur (PC) et d un ensemble de robots autonomes capables: de percevoir l environnement (capteurs, caméra) de communiquer (Wifi) Robotique collective et intelligence distribuée 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 6

7 3.1 Contrôle formation de robot: objectif Contrôle d une formation de robots (formation en ligne, en V) Changement de type de formation en fonction de l environnement Obstacle Obstacle 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 7

8 3.2 Contrôle formation de robot: stratégie utilisée Robot leader ( Émet un signal ) ϕ d Control réactif: Si ϕ > ϕ d Si ϕ < ϕ d Tourner à droite Tourner à gauche Robot suiveur ( Reçoit un signal) Si d > d d Si d < d d Moins vite Plus vite Le robot leader transmet d d et ϕ d aux robots suiveurs 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 8

9 3.3 Contrôle formation de robot: stratégie utilisée Formation en V (ϕ d = 20 ) Robot N 2 Principe de contrôle: Robot N 1 Robot leader : comportement Braintenberg Robot N 3 Robot leader Robot suiveur: suivi du leader ou évitement d obstacle Robot N 4 Ordre des robots imposés Formation en Ligne (ϕ d = 0 ) Robot N 4 Robot N 2 Robot leader Robot N 3 Robot N 1 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 9

10 3.4 Contrôle formation de robot: résultatsr Obstacle passage étroit (formation en ligne) Robot leader Pas d obstacle (formation en V) Adaptation de la formation en fonction de l environnement Adrien PERELLO Institut de Cogonitique Université Bordeaux 2 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 10

11 4.1 Projet RoCSyS: : Objectif Robotique collective : application à un système de surveillance dynamique (RoCSyS) Objectif: mise en oeuvre de tâches liées à l'exploration et/ou à la surveillance pouvant être utilisées dans un milieu structuré (habitats, bâtiments industriels, etc.). Projet ECONET (appel à projet 2009) France Pays Ukraine Belarus Laboratoires LISSI RIICS LANN Responsables / Équipes 1 Pr,, 1MCF, 1 PhD 1 Pr,, 1 PhD,, 1 Master 1 Pr,, 1 PhD,, 1 Master 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 11

12 4.2 Projet RoCSyS: : Description Groupe de robots évoluant en formation ou bien de manière individuelle, capable de retrouver (d identifier) un intrus en milieu structuré (via une base de donnée partagée) Superviseur Deux approches possibles: Milieu connu /Milieu inconnu 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 12

13 4.3 Projet RoCSyS: : Problématiques Contrôle: Planification de trajectoire Évitement d obstacle Déplacement collectif sous contrainte Localisation: Coordonnées (absolue/relative) Cartographie Informations numériques/sémantiques Vision/Reconnaissance: Localisation dans l environnement Recherche - Identification Coopération Coordination: Répartition des tâches Hiérarchisation des robots Partage/Fusion de données Apprentissage collectif 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 13

14 5 - Perspectives Colonie de robots: Robots hétérogènes (robot mobile, bras robotisé, humanoïde, réseau de capteur, etc.. Robots semi-autonomes (le comportement d un robot dépend du comportement de l ensemble des robots) Interaction robot/robot (robots communicants, coopération) Interaction homme/robot (interaction limitée) Comportements collectifs émergents sur la base: De comportements/tâches individuels D un apprentissage collectif Partage du savoir et savoir faire 22/10/2008 GDR Robotique - Journée GT5 14