Robot Soccer Strategy Based on Hierarchical Finite State Machine to Centralized Architectures

© 2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works[EN] Coordination among the robots allows a robot soccer team to perform better through coordinated behaviors. This requires that team strategy is designed in line with the conditions of the game. This paper presents the architecture for robot soccer team coordination, involving the dynamic assignment of roles among the players. This strategy is divided into tactics, which are selected by a Hierarchical State Machine. Once a tactic has been selected, it is assigned roles to players, depending on the game conditions. Each role performs defined behaviors selected by the Hierarchical State Machine. To carry out the behaviors, robots are controlled by the lowest level of the Hierarchical State Machine. The architecture proposed is designed for robot soccer teams with a central decision-making body, with global perception. 200 games were performed against a team with constant roles, winning the 92.5% of the games, scoring more goals on average that the opponent, and showing a higher percent of ball possession. Student s t-test shows better matching with measurement uncertainty of the strategy proposed. This architecture allowed an intuitive design of the robot soccer strategy, facilitating the design of the rules for role selection and behaviors performed by the players, depending on the game conditions. Collaborative behaviors and uniformity within the players behaviors during the tactics and behaviors transitions were observedJose Guillermo Guarnizo ha sido financiado por una beca del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS, Colombia.Guarnizo, JG.; Mellado Arteche, M. (2016). Robot Soccer Strategy Based on Hierarchical Finite State Machine to Centralized Architectures. IEEE Latin America Transactions. 14(8):3586-3596. doi:10.1109/TLA.2016.7786338S3586359614

Abstracting Multidimensional Concepts for Multilevel Decision Making in Multirobot Systems

Multirobot control architectures often require robotic tasks to be well defined before allocation. In complex missions, it is often difficult to decompose an objective into a set of well defined tasks; human operators generate a simplified representation based on experience and estimation. The result is a set of robot roles, which are not best suited to accomplishing those objectives. This thesis presents an alternative approach to generating multirobot control algorithms using task abstraction. By carefully analysing data recorded from similar systems a multidimensional and multilevel representation of the mission can be abstracted, which can be subsequently converted into a robotic controller. This work, which focuses on the control of a team of robots to play the complex game of football, is divided into three sections: In the first section we investigate the use of spatial structures in team games. Experimental results show that cooperative teams beat groups of individuals when competing for space and that controlling space is important in the game of robot football. In the second section, we generate a multilevel representation of robot football based on spatial structures measured in recorded matches. By differentiating between spatial configurations appearing in desirable and undesirable situations, we can abstract a strategy composed of the more desirable structures. In the third section, five partial strategies are generated, based on the abstracted structures, and a suitable controller is devised. A set of experiments shows the success of the method in reproducing those key structures in a multirobot system. Finally, we compile our methods into a formal architecture for task abstraction and control. The thesis concludes that generating multirobot control algorithms using task abstraction is appropriate for problems which are complex, weakly-defined, multilevel, dynamic, competitive, unpredictable, and which display emergent properties

Proceedings of The Multi-Agent Logics, Languages, and Organisations Federated Workshops (MALLOW 2010)

http://ceur-ws.org/Vol-627/allproceedings.pdfInternational audienceMALLOW-2010 is a third edition of a series initiated in 2007 in Durham, and pursued in 2009 in Turin. The objective, as initially stated, is to "provide a venue where: the cost of participation was minimum; participants were able to attend various workshops, so fostering collaboration and cross-fertilization; there was a friendly atmosphere and plenty of time for networking, by maximizing the time participants spent together"

Complex negotiations in multi-agent systems

Los sistemas multi-agente (SMA) son sistemas distribuidos donde entidades autónomas llamadas agentes, ya sean humanos o software, persiguen sus propios objetivos. El paradigma de SMA ha sido propuesto como la aproximación de modelo apropiada para aplicaciones como el comercio electrónico, los sistemas multi-robot, aplicaciones de seguridad, etc. En la comunidad de SMA, la visión de sistemas multi-agente abiertos, donde agentes heterogéneos pueden entrar y salir del sistema dinámicamente, ha cobrado fuerza como paradigma de modelado debido a su relación conceptual con tecnologías como la Web, la computación grid, y las organizaciones virtuales. Debido a la heterogeneidad de los agentes, y al hecho de dirigirse por sus propios objetivos, el conflicto es un fenómeno candidato a aparecer en los sistemas multi-agente. En los últimos años, el término tecnologías del acuerdo ha sido usado para referirse a todos aquellos mecanismos que, directa o indirectamente, promueven la resolución de conflictos en sistemas computacionales como los sistemas multi-agente. Entre las tecnologías del acuerdo, la negociación automática ha sido propuesta como uno de los mecanismos clave en la resolución de conflictos debido a su uso análogo en la resolución de conflictos entre humanos. La negociación automática consiste en el intercambio automático de propuestas llevado a cabo por agentes software en nombre de sus usuarios. El objetivo final es conseguir un acuerdo con todas las partes involucradas. Pese a haber sido estudiada por la Inteligencia Artificial durante años, distintos problemas todavía no han sido resueltos por la comunidad científica todavía. El principal objetivo de esta tesis es proponer modelos de negociación para escenarios complejos donde la complejidad deriva de (1) las limitaciones computacionales o (ii) la necesidad de representar las preferencias de múltiples individuos. En la primera parte de esta tesis proponemos un modelo de negociación bilateral para el problema deSánchez Anguix, V. (2013). Complex negotiations in multi-agent systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/21570Palanci

Cultural homophily and collaboration in superstar teams

One may reasonably think that cultural preferences affect collaboration in multinational teams in general, but not in superstar teams of professionals at the top of their industry. We reject this hypothesis by creating and analyzing an exhaustive dataset recording all 10.7 million passes by 7 thousand professional European football players from 138 countries fielded by all 154 teams competing in the top 5 men leagues over 8 sporting seasons, together with full information on players' and teams' characteristics. We use a discrete choice model of players' passing behavior as a baseline to separately identify collaboration due to cultural preferences (`choice homophily') from collaboration due to opportunities (`induced homophily'). The outcome we focus on is the `pass rate', defined as the count of passes from a passer to a receiver relative to the passer's total passes when both players are fielded together in a half-season. We find strong evidence of choice homophily. Relative to the baseline, player pairs of same culture have a 2.42 percent higher pass rate due to choice, compared with a 6.16 percent higher pass rate due to both choice and opportunity. This shows that choice homophily based on culture is pervasive and persistent even in teams of very high skill individuals with clear common objectives and aligned incentives, who are involved in interactive tasks that are well defined, readily monitored and not particularly language intensive

Arquitecturas Centralizadas de Coordinación. Extrapolación del Fútbol de Robots al Control de Modo de Operaciones de Micro-Redes

[EN] Coordination architectures in multi-agent systems represent an important topic, due to the agents must be organized in order to get a specific objective. In these kinds of systems, robot soccer is shown as an environment with a common frame for research in team coordination. The importance of these kinds of architectures is that the application in other kinds of systems which require coordination. An islanded micro-grid corresponds to a system which can be modeled as multi-agent system, where the distributed energy resources are modeled as agents are coordinated in order to protect the batteries of the energy storage systems, maintaining the common bus regulation. One way to do this throughout coordination strategies, which allow assigning roles and behaviors to the agents, depending on the system conditions. Likewise, the agents must show collaborative behaviors such as making passes in robot soccer, or the equalization of the state of charge for distributed energy storage systems, in order to obtain better results. Multi-agent systems such as robot soccer, that show uncertainties in a hostile environment, require team coordination in order to reach a common goal. One way to achieve this goal is by coordination strategies, which allow role assignment and behavior selection to the players depending on the game conditions. These strategies can present cooperative behaviors among players such as ball passes, in order to obtain better scores against an opponent team. One alternative is the design of hierarchical coordination strategies for an adequate tactic selection, roles assignment and subsequently behavior selection to the players. To this end, one possibility is to use Hierarchical Finite States Machines, due to those allow more flexible and adaptable programming, with a possibility to make changes or modifications. This allows the design of team strategies by an intuitive way according to the control architecture and the rules and specifications of the league where the team plays, in turn performing collaborative behaviors among the players. In this doctoral dissertation are proposed coordination strategies to robot soccer teams, based on tactics, dynamical role assignment and behaviors selection through the use of Finite States Machines, oriented to team architectures with centralized control and global perception. These strategies must allow an intuitive design depending on the team specifications and the rules of the league. These strategies must allow flexibility and adaptability to the necessary changes, such as the number of players, dimensions of the playing field or other changes in the league`s rules. The strategies must be show an adequate response to the failures and allow cooperative behaviors among their players. Lastly, this dissertation presents a structured architecture based on tactics, roles and behaviors for the coordinated operation of islanded microgrids. This grid architecture takes the form of a multi-agent system, and the energy storage and generation units are the team agents. The control strategy is based on the robot soccer strategies presented in this dissertation, which are designed for systems with global perception and centralized control, and in turn determines the changes among operation modes for the distributed energy resources in an islanded microgrid.[ES] Arquitecturas de coordinación en sistemas multi-agente representa un tópico importante, ya que en este tipo de sistemas los agentes deben ser organizados con el fin de obtener un objetivo específico. Dentro de este tipo de sistemas el fútbol de robots se presenta como un entorno que ofrece un marco común para realizar investigaciones en temas relacionados con temas de coordinación de equipo. La importancia de este tipo de arquitecturas radica en su aplicación en otro tipo de ambientes que requieran coordinación. Un sistema que permite este tipo de aplicaciones consiste en una micro-red eléctrica aislada, donde se modelan las fuentes de energía distribuida como agentes que deben ser coordinados con el fin de proteger las baterías de los sistemas de almacenamiento de energía, manteniendo la regulación del bus común. Una forma de conseguir esto es a través de estrategias de coordinación, las cuales permiten asignar roles y comportamientos a los agentes de la forma más adecuada, dependiendo de las condiciones del sistema. Así mismo, también deben presentar comportamientos colaborativos entre los agentes como la realización de pases en el fútbol de robots o la ecualización del estado de carga de las baterías, con el fin de obtener mejores resultados. Una posibilidad para llevar a cabo esta colaboración entre agentes es el diseño de estrategias de coordinación a través de sistemas jerárquicos para la selección de una adecuada táctica. Adicionalmente se debe permitir la asignación de roles y posteriormente la selección de comportamientos de los agentes. Para esto, una alternativa es el uso de Máquinas Jerárquicas de Estado Finito, ya que presentan flexibilidad y adaptabilidad en su programación, siendo fácilmente expandibles a cambios y modificaciones, permitiendo con esto el diseño de estrategias de coordinación de equipo de manera intuitiva acorde con la arquitectura del equipo y los reglamentos de las ligas donde se compita, y a su vez, que permita también el diseño de comportamientos colaborativos entre sus jugadores. En esta tesis doctoral se proponen estrategias de coordinación para fútbol de robots, mediante la selección de tácticas, la asignación dinámica de roles y la selección de comportamientos, usando Máquinas de Estado Finito, enfocándose en el diseño de arquitecturas de equipo que presentan percepción global y control centralizado, y que permitan un diseño intuitivo dependiendo de las especificaciones de los equipos y de la liga en la que se compite. Estas estrategias deben permitir mayor flexibilidad y adaptabilidad frente a posibles cambios, como por ejemplo en el número de jugadores por equipo, en las dimensiones del campo de juego, o en el reglamento de la correspondiente liga. Igualmente deben poseer robustez ante posibles fallos o perturbaciones, permitiendo también comportamientos colaborativos entre sus integrantes. Finalmente se presenta una propuesta para el control del modo de operación de una micro-red aislada, presentando una arquitectura de red como sistema multi-agente, donde las unidades de almacenamiento y generación de energía son los agentes del equipo, y proponiendo una estrategia de control basada en tácticas, roles y comportamientos. Esta arquitectura está basada en las estrategias de fútbol de robots aportadas en esta tesis y las cuales son diseñadas para sistemas con percepción global y control centralizado, que determina los cambios en el modo de operación para las fuentes distribuidas de energía en la micro-red.[CA] Arquitectures de coordinació en sistemes multi-agent representa un tòpic important, perquè en aquest tipus de sistemes els agents deuen organitzar-se per a obtindre un objectiu específic. Dins d'aquest tipus de sistemes, el futbol de robots es presenta com un entorn que ofereix un marc comú per a realitzar investigacions en temes relacionats amb la coordinació d'equips. La importància d'aquest tipus d'arquitectures radica en la seua aplicació en altre tipus d'entorns que requereixin coordinació. Un sistema que permet aquest tipus d'aplicació consisteix en una micro-xarxa elèctrica aïllada, a on es modelitzen les diferents fonts d'energia distribuïdes com agents que deuen ser coordinats per a protegir les bateries dels sistemes de acumulació de energia, mantenint la regulació del bus comú. Una manera d'aconseguir això es mitjançant estratègies de coordinació, que permeten assignar papers i comportaments als agents de la millor forma, en funció de las condicions del sistema. Així mateix, també deuen presentar comportaments col·laboratius entre els agents la realització de passes de futbol de robots o la equalització de la carga de les bateries, amb la finalitat d'obtindre millor resultats. Una possibilitat per a aconseguir aquesta col·laboració entre els agents és el disseny d'estratègies de coordinació mitjançant sistemes jeràrquics per a la selecció d'una tàctica adequada. Addicionalment s'ha de permetre l'assignació de rols i, posteriorment, la selecció de comportaments dels jugadors del equip. Per a açò, una alternativa es l'ús de Màquines Jeràrquiques d'Estat Finit, ja que presenten flexibilitat i adaptabilitat en la seua programació fent que siguin fàcilment expansibles a canvis i modificacions, permetent el disseny d'estratègies de coordinació d'equip de manera intuïtiva relacionant-se amb l'arquitectura de l'equip i el reglament de les lliga en la que estiguin competint, al mateix temps permetent el disseny de comportaments de col·laboració entre els jugadors. En aquesta tesis doctoral es proposen estratègies de coordinació per a futbol de robots, mitjançant la selecció de tàctiques, l'assignació dinàmica de rols y la selecció de comportaments, utilitzant Màquines d'Estat Finit, enfocant-se en el disseny d'arquitectures d'equip que presenten percepció global y control centralitzat, i que puguin permetre un disseny intuïtiu depenent de les especificacions dels equips y de la lliga en la que es competeix. Aquestes estratègies han de permetre major flexibilitat i adaptabilitat davant possibles canvis com podrien ser el nombre de jugadors per equip, les dimensions del camp o el reglament de la corresponent lliga. D'igual manera han de tindre robustesa davant possibles fallades o pertorbacions, permetent també comportaments d'aspecte col·laboratiu entre els seus integrants. En aquesta tesis, finalment es presenta un a proposta per al control del mode d'operació d'una micro-xarxa aïllada, presentant una arquitectura de xarxa com a sistema multi-agent, on les unitats d'emmagatzemament i generació d'energia són els agents del equip, i proposant una estratègia de control basada en tàctiques, rols i comportaments. Aquesta arquitectura està basada en les estratègies de futbol de robots aportades en aquesta tesis i que son dissenyades per a sistemes amb percepció global i control centralitzat, el qual determina els canvis en la forma d'operació per a les fonts distribuïdes d'energia en la micro-xarxa.Guarnizo Marín, JG. (2016). Arquitecturas Centralizadas de Coordinación. Extrapolación del Fútbol de Robots al Control de Modo de Operaciones de Micro-Redes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68478TESI

Collected Papers (on Neutrosophics, Plithogenics, Hypersoft Set, Hypergraphs, and other topics), Volume X

This tenth volume of Collected Papers includes 86 papers in English and Spanish languages comprising 972 pages, written between 2014-2022 by the author alone or in collaboration with the following 105 co-authors (alphabetically ordered) from 26 countries: Abu Sufian, Ali Hassan, Ali Safaa Sadiq, Anirudha Ghosh, Assia Bakali, Atiqe Ur Rahman, Laura Bogdan, Willem K.M. Brauers, Erick González Caballero, Fausto Cavallaro, Gavrilă Calefariu, T. Chalapathi, Victor Christianto, Mihaela Colhon, Sergiu Boris Cononovici, Mamoni Dhar, Irfan Deli, Rebeca Escobar-Jara, Alexandru Gal, N. Gandotra, Sudipta Gayen, Vassilis C. Gerogiannis, Noel Batista Hernández, Hongnian Yu, Hongbo Wang, Mihaiela Iliescu, F. Nirmala Irudayam, Sripati Jha, Darjan Karabašević, T. Katican, Bakhtawar Ali Khan, Hina Khan, Volodymyr Krasnoholovets, R. Kiran Kumar, Manoranjan Kumar Singh, Ranjan Kumar, M. Lathamaheswari, Yasar Mahmood, Nivetha Martin, Adrian Mărgean, Octavian Melinte, Mingcong Deng, Marcel Migdalovici, Monika Moga, Sana Moin, Mohamed Abdel-Basset, Mohamed Elhoseny, Rehab Mohamed, Mohamed Talea, Kalyan Mondal, Muhammad Aslam, Muhammad Aslam Malik, Muhammad Ihsan, Muhammad Naveed Jafar, Muhammad Rayees Ahmad, Muhammad Saeed, Muhammad Saqlain, Muhammad Shabir, Mujahid Abbas, Mumtaz Ali, Radu I. Munteanu, Ghulam Murtaza, Munazza Naz, Tahsin Oner, ‪Gabrijela Popović‬‬‬‬‬, Surapati Pramanik, R. Priya, S.P. Priyadharshini, Midha Qayyum, Quang-Thinh Bui, Shazia Rana, Akbara Rezaei, Jesús Estupiñán Ricardo, Rıdvan Sahin, Saeeda Mirvakili, Said Broumi, A. A. Salama, Flavius Aurelian Sârbu, Ganeshsree Selvachandran, Javid Shabbir, Shio Gai Quek, Son Hoang Le, Florentin Smarandache, Dragiša Stanujkić, S. Sudha, Taha Yasin Ozturk, Zaigham Tahir, The Houw Iong, Ayse Topal, Alptekin Ulutaș, Maikel Yelandi Leyva Vázquez, Rizha Vitania, Luige Vlădăreanu, Victor Vlădăreanu, Ștefan Vlăduțescu, J. Vimala, Dan Valeriu Voinea, Adem Yolcu, Yongfei Feng, Abd El-Nasser H. Zaied, Edmundas Kazimieras Zavadskas.‬