ABC2 : un modelo para el control de robots autónomos

Abstract

El objetivo de esta tesis doctoral es el diseño de un modelo para el control de robots autónomos. Su prinicipal aportación es la organización de la ejecución de tareas de alto nivel de forma oportunista, haciendo uso de controladores de bajo nivel. El modelo tiene también en consideración la posible existencia de otros robots en el mismo dominio, haciendo que sea posible la cooperación entre varios de ellos para la realización de tareas que se puedan beneficiar de la colaboración. La principal aportación de este trabajo es el diseño del mecanismo de control de las actividades de un robot. Dicho mecanismo está basado en la utilización de una agenda para la planificación de las acciones. Los elementos que se pueden insertar en esa agenda se denominan actos y representan acciones potenciales del robot. La generación de estos actos puede deberse a metas definidas para el robot, a peticiones de otros robots, o a eventos generados en el entorno. La política de gestión de la agenda está predefinida, pero puede modificarse mediante la definición de heurísticas de control. El modelo prevé también la integración entre las tareas a desarrollar individualmente en un robot y aquéllas que implican una colaboración entre robots. Para ello se ha diseñado un mecanismo de definición de las habilidades particulares de cada robot y otro de comunicación de las mismas a otros robots. El mecanismo de definición de habilidades permite la utilización de distintos paradigmas para su diseño, como la lógica borrosa, las redes neuronales, o el empleo de técnicas de aprendizaje automático. Este formalismo de definición proporciona un nivel de abstracción sobre su implementación que permite la difusión de la información sobre las habilidades de un robot entre distintos robots. Para comprobar la validez del modelo desarrollado se han realizado diversas aplicaciones, tanto con robots simulados como con robots reales. En la presente memoria se presentan y discuten las decisiones tomadas en el diseño del modelo y los resultados obtenidos en los experimentos realizados. Abstract The goal of this thesis is the design of a model for the control of autonomous robots. This model should allow the execution of high level tasks, using low level controllers. The existence of other robots in the same domain has also been considered. The model should provide mechanisms to let robots cooperate in tasks that require collaboration. The main contribution of this work is the design of the control mechanism of the robot tasks. This mechanism is based on the use of an agenda as the base for the planning of the robot activities. The items that can be inserted into the agenda are named acts. These acts represent potential actions that the robot can accomplish. The acts can be generated by the internal goals of the robot, by requests from other robots, or by events generated in the environment. The administration of the agenda is predefined, but it can be modified by the definition of control heuristic. The model also considers the integration of individual tasks and those that need collaboration with other robots. A mechanism for defining the particular skills of each robot has been defined, as well as a communication mechanism, in order to let the robot cooperate. The skills definition mechanism allows the use of different paradigms in its design, as for instance, fuzzy logic, neural networks or the use of machine learning techniques. This definition formalism provides an abstraction level over the implementation of the skills that allows the broadcasting of the information about the individual skills among different robots. In order to test the validation of the model, different applications have been developed. These applications involved simulated robots as well as real robots. This manuscript presents and discusses the decisions taken in the design of the model as well as the results obtained in the experiments