Advanced Knowledge Application in Practice

The integration and interdependency of the world economy leads towards the creation of a global market that offers more opportunities, but is also more complex and competitive than ever before. Therefore widespread research activity is necessary if one is to remain successful on the market. This book is the result of research and development activities from a number of researchers worldwide, covering concrete fields of research

Arquitectura para robots de búsqueda y rescate urbano mediante el uso de algoritmos de anti-feromonas

[ES] El atentado del 11 de septiembre de 2001 fue el ataque terrorista con mayor mortalidad en la historia de la humanidad, con un resultado de 2.996 muertes y mas de 25.000 heridos. Entre las víctimas, un total de 343 bomberos y 72 policías perdieron sus vidas. La muerte de una gran parte de estas personas, y en especial de los servicios de emergencia, fue a causa del peligro que ataña acceder a través de los escombros de los edificios derruidos. Dada la situación, varios equipo y universidades que disponían de robots de rescate, acudieron hasta la zona cero para ayudar en la ardua tarea de buscar víctimas con vida. Este fatídico evento provocó el auge de la investigación en el ámbito de la Búsqueda y Rescate Urbano. Desde entonces hasta el día de hoy, se han empleado robots como respuesta a una catástrofe en diversas ocasiones. En este trabajo se ha desarrollado una arquitectura para el uso de un enjambre de robots heterogéneo y semi-supervisado en un entorno de Búsqueda y Rescate Urbano. Más concretamente, la arquitectura permite la combinación de diversos algoritmos orientados a este ámbito para la obtención de un sistema complejo y a su vez independiente tanto del hardware como de los métodos usados. Además, se propone una nueva estrategia de exploración colaborativa basada en el comportamiento social de las hormigas. El algoritmo planteado hace uso de feromonas repelentes como mecanismo para fomentar la exploración en entornos desconocidos. Para el análisis y prueba del algoritmo y la arquitectura propuestos en este trabajo, se han diseñado una serie de experimentos. En primer lugar se ha analizado el comportamiento del algoritmo de exploración con anti-feromonas en entornos acotados basados en topologías de rejilla y de laberinto; posteriormente se han realizado en un entorno real. Los experimentos han sido estudiados tanto con simulaciones como con robots reales. Para el análisis de la arquitectura planteada, se ha implementado un sistema de búsqueda y rescate completo sobre un robot Jetbot de Nvidia, el cual ha sido probado en un entorno real. Para finalizar, se demuestra cómo la arquitectura planteada y el algoritmo propuestos son soluciones adecuadas para su uso en respuesta a una catástrofe. Además, la arquitectura planteada en este trabajo también puede permitir el uso de algoritmos que surjan en el futuro

Combining Implicit and Explicit Communication in Object Manipulation Tasks Between Two Robots

The number of automated environments where multiple robots must cooperate with one another and humans on object manipulation is increasing. From the rapidly expanding automated warehouse industry, to research investigating search and rescue applications, the need for effective and robust communication between agents is essential to facilitate cooperation. Human cooperative mechanisms, such as Joint Action, are known to enable effective cooperation between humans. In particular, humans are able to use a combination of explicit communication (the direct transfer of information, such as speech) and implicit communication (the indirect transfer of information, where information is inferred through an action, such as force-feedback) to cooperate on tasks. This behaviour could be used as inspiration for a robotic mechanism that improves communication between two robots when manipulating an object together. This thesis presents a hybrid system that combines explicit and implicit communication in object manipulation tasks between two robots. The system combines communication strategies for explicit communication and implicit communication, which use wireless messaging and force information, respectively, using a weighted sum. In a Leader-Follower configuration, the Follower uses the hybrid system to coordinate its movements with the Leader, and the two robots jointly move an object along a pre-determined trajectory. The hybrid system presented in this thesis is found to capitalise on the advantages of both strategies that have been identified by evaluating their performances when operating in isolation. In addition, different weightings for the hybrid system are identified that offer the best compromise in performance and robustness across four experimental environments