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

Plan de la présentation Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Plan de la présentation Systèmes multi-robots, mise en contexte Applications au domaine de l’aérospatiale Problématique des systèmes distribués autonomes Solution proposée : hiérarchie décisionnelle Plate-forme d’essai : soccer robotisé Conclusion et questions Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique

Définition d’un système multi-robots coopératif Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Définition d’un système multi-robots coopératif Définition : Groupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant d’améliorer l’efficacité d’exécution de tâches ou encore permettant d’exécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelle Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique

Définition d’un système multi-robots coopératif Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Définition d’un système multi-robots coopératif Définition : Groupe de robots utilisant un certain mécanisme permettant d’améliorer l’efficacité d’exécution de tâches ou encore permettant d’exécuter de nouvelles tâches impossibles à exécuter de façon individuelle Exemples d’applications (actuelles et futures) : Exploration spatiale Usines manufacturières Mines anti-personnel Véhicules routiers autonomes Inspection d’endroits à risque Industries agricole, militaire, etc. 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 l’aérospatiale Exploration spatiale : Robotique mobile déjà grandement utilisée Arrivée prochaine de robots plus autonomes, requérant moins de télé-opération Des équipes de robots autonomes seront éventuellement envoyées en mission © NASA, 2004 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 l’aérospatiale Les systèmes multi-robots sont impliqués dans 3 des 17 secteurs clés du développement de la politique d’exploration spatiale américaine: Robotique et systèmes autonomes Utilisation de ressources planétaires in situ Vols en formation dynamique Source : « A Journey to Inspire, Innovate and Discover » , page 28, http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html 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 l’aérospatiale Utilisation potentielle, site lunaire d’exploitation de minerais : Source : « A Journey to Inspire, Innovate and Discover » , http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/explore_main.html © NASA, 2004 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 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 Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles 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 Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus 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 Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus Il existe de nombreuses solutions 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 Des problèmes de coordination (conflits décisionnels) sont prévisibles Des mécanismes pour éliminer les conflits décisionnels doivent être prévus Il existe de nombreuses solutions Quelle architecture décisionnelle employer pour adresser cette problématique? 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 d’abstraction et terminant par le plus bas (les actions) 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 d’abstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par l’application 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 d’abstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par l’application Chaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemment 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 d’abstraction et terminant par le plus bas (les actions) Définitions de la hiérarchie et des fonctions décisionnelles arbitraires et dictées par l’application Chaque entité de la hiérarchie peut-être adressée indépendemment Simplifie et accélère la définition et la reconfiguration d’architectures décisionnelles complexes 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: décision initiale D Noeuds décisionnels D1-1 ... D1-ND1 ... ... 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: décision initiale D Noeuds décisionnels D1-1 ... D1-ND1 ... ... B1-1 ... B1-NB1 Comportements 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: décision initiale D Noeuds décisionnels D1-1 ... D1-ND1 ... ... B1-1 ... B1-NB1 Comportements ... Actions A1 ANA A2 A7 Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique

Plate-forme d’essai: soccer robotisé Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Plate-forme d’essai: 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.) Solutions transférables dans d’autres domaines Utilisation du sport le plus populaire au monde (réunit la communauté scientifique internationale) Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique

RoboCup: Coupe du monde de soccer robotisé 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 soccer” RoboCup GermanOpen 2003 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 d’une équipe de robots joueurs de soccer 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 d’une équipe de robots joueurs de soccer Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique

Présentation d’un vidéo : essais récents (cliquer) Systèmes multi-robots coopératifs, applications en aérospatiale Présentation d’un vidéo : essais récents (cliquer) 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 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 La hiérarchie décisionnelle arborescente permet d’adresser cette problématique 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 La hiérarchie décisionnelle arborescente permet d’adresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs 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 La hiérarchie décisionnelle arborescente permet d’adresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Solutions transférables à d’autres domaines 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 La hiérarchie décisionnelle arborescente permet d’adresser cette problématique Le soccer robotisé, une plate-forme de développement pour les systèmes multi-robots coopératifs Solutions transférables à d’autres domaines De nombreuses applications prometteuses dont plusieurs reliées à l’exploration spatiale 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 ? ? ? ? ? ? ? ? ? Forum Étudiant en Aérospatiale 2004 École Polytechnique de Montréal Julien Beaudry Étudiant M.Sc.A. génie électrique