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Forum des étudiants en aérospatiale – Édition 2004 Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale dir. : Richard Hurteau, professeur au.

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1 Forum des étudiants en aérospatiale – Édition 2004 Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale dir. : Richard Hurteau, professeur au DGÉ co-dir. : Richard Gourdeau, professeur au DGÉ par: Julien Beaudry, étudiant M.Sc.A. génie électrique

2 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Plan de la présentation Systèmes multi-robots, mise en contexteSystèmes multi-robots, mise en contexte Applications au domaine de laérospatialeApplications au domaine de laérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomesProblématique des systèmes distribués autonomes Solution proposée : hiérarchie décisionnelleSolution proposée : hiérarchie décisionnelle Plate-forme dessai : soccer robotiséPlate-forme dessai : soccer robotisé Conclusion et questionsConclusion et questions Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale

3 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Définition dun système multi-robots coopératif Définition : Groupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant daméliorer lefficacité dexécution de tâches ou encore permettant dexécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelleGroupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant daméliorer lefficacité dexécution de tâches ou encore permettant dexécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelle

4 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Définition dun système multi-robots coopératif Définition : Groupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant daméliorer lefficacité dexécution de tâches ou encore permettant dexécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelleGroupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant daméliorer lefficacité dexécution de tâches ou encore permettant dexécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelle Exemples dapplications (actuelles et futures) : Exploration spatialeExploration spatiale Usines manufacturièresUsines manufacturières Mines anti-personnelMines anti-personnel Véhicules routiers autonomesVéhicules routiers autonomes Inspection dendroits à risqueInspection dendroits à risque Industries agricole, militaire, etc.Industries agricole, militaire, etc.

5 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Applications au domaine de laérospatiale Exploration spatiale : Robotique mobile déjà grandement utiliséeRobotique mobile déjà grandement utilisée Arrivée prochaine de robots plus autonomes, requérant moins de télé-opérationArrivée prochaine de robots plus autonomes, requérant moins de télé-opération Des équipes de robots autonomes seront éventuellement envoyées en missionDes équipes de robots autonomes seront éventuellement envoyées en mission © NASA, 2004

6 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Applications au domaine de laérospatiale Les systèmes multi-robots sont impliqués dans 3 des 17 secteurs clés du développement de la politique dexploration spatiale américaine: Robotique et systèmes autonomes Robotique et systèmes autonomes Utilisation de ressources planétaires in situ Utilisation de ressources planétaires in situ Vols en formation dynamique Vols en formation dynamique Source : « A Journey to Inspire, Innovate and Discover », page 28,

7 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Applications au domaine de laérospatiale Utilisation potentielle, site lunaire dexploitation de minerais : Source : « A Journey to Inspire, Innovate and Discover », © NASA, 2004

8 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions

9 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles

10 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévusDes mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus

11 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévusDes mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus Il existe de nombreuses solutionsIl existe de nombreuses solutions

12 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Chaque robot possède sa propre perception et prend ses propres décisions Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévusDes mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus Il existe de nombreuses solutionsIl existe de nombreuses solutions Quelle architecture décisionnelle employer pour adresser cette problématique?Quelle architecture décisionnelle employer pour adresser cette problématique?

13 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions)Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions)

14 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions)Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplicationDéfinitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplication

15 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions)Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplicationDéfinitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplication Chaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemmentChaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemment

16 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions)Prise de décision hiérarchique, débutant par le plus haut niveau dabstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplicationDéfinitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par lapplication Chaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemmentChaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemment Simplifie et accélère la définition et la reconfiguration darchitectures décisionnelles complexesSimplifie et accélère la définition et la reconfiguration darchitectures décisionnelles complexes

17 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Principe de fonctionnement: D D 1-1 D 1-ND1 Noeuds décisionnels décision initiale...

18 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Principe de fonctionnement: B 1-1 B 1-NB1 D D 1-1 D 1-ND1 Noeuds décisionnels Comportements décision initiale...

19 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Hiérarchie décisionnelle arborescente (HDA) Principe de fonctionnement: A1A1 A NA B 1-1 B 1-NB1 D D 1-1 D 1-ND1 A2A2 A7A7 Noeuds décisionnels Comportements Actions décision initiale...

20 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Plate-forme dessai: soccer robotisé Pourquoi utiliser le soccer robotisé? Demande la résolution de problèmes complexes dans des domaines variés (intelligence artificielle, mécatronique, contrôle en temps réel, systèmes de perception, etc.)Demande la résolution de problèmes complexes dans des domaines variés (intelligence artificielle, mécatronique, contrôle en temps réel, systèmes de perception, etc.) Solutions transférables dans dautres domainesSolutions transférables dans dautres domaines Utilisation du sport le plus populaire au monde (réunit la communauté scientifique internationale)Utilisation du sport le plus populaire au monde (réunit la communauté scientifique internationale)

21 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale RoboCup: Coupe du monde de soccer robotisé Objectif: By 2050, develop a team of fully autonomous humanoid robots that can win against the human world champion team in soccerObjectif: By 2050, develop a team of fully autonomous humanoid robots that can win against the human world champion team in soccer RoboCup GermanOpen 2003

22 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale HDA dune équipe de robots joueurs de soccer

23 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale HDA dune équipe de robots joueurs de soccer

24 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Présentation dun vidéo : essais récents Présentation dun vidéo : essais récents (cliquer)

25 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Conclusion Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées

26 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique Conclusion

27 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Conclusion

28 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Solutions transférables à dautres domaines Solutions transférables à dautres domaines Conclusion

29 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées Problèmes de coordination inhérents aux systèmes à perception et décision distribuées La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique La hiérarchie décisionnelle arborescente permet dadresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Solutions transférables à dautres domaines Solutions transférables à dautres domaines De nombreuses applications prometteuses dont plusieurs reliées à lexploration spatiale De nombreuses applications prometteuses dont plusieurs reliées à lexploration spatiale Conclusion

30 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Questions ?? ? ? ? ? ? ? ?


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