Σύνθεση Αναδιαμορφώσιμου Διακριτού Ελεγκτή για Ομάδα Ρομπότ σε Σχήμα Οδηγού-Ακολούθων με βάση Ατομικές Προδιαγραφές

Abstract

Μία συνήθης εργασία σε ένα σύστημα πολλών κινητών ρομπότ σε αρχιτεκτονική οδηγού - ακολούθων είναι η ανάθεση στον οδηγό μιας διαδρομής σε ένα (μερικώς) άγνωστο χώρο. Η διαδρομή αυτή προκύπτει από την προβολή στο χώρο εργασίας ενός συνόλου σύνθετων ενεργειών που πρέπει να εκτελέσει ο οδηγός, όπως η επίσκεψη περιοχών του χώρου εργασίας με συγκεκριμένη σειρά ή περιοδικότητα, που ως επί το πλείστον έχουν διατυπωθεί σε μια αρκούντως εκφραστική τυπική γλώσσα (π.χ. \en {LTL}). Αντίστοιχα, σε καθέναν από τους ακολούθους ανατίθεται να διατηρούν επικοινωνία με ένα σύνολο από άλλα ρομπότ εντός της ομάδας. Ένα μείζον ζητούμενο στα συστήματα πολλών ρομπότ είναι η συνεχής διατήρηση της ολικής συνδεσιμότητας του δικτύου. Ωστόσο, η κίνηση του συστήματος σε έναν άγνωστο χώρο εργασίας με ένα σχήμα όπως το ανωτέρω συνεπάγεται ότι για τη διέλευση του δικτύου από περιοχές με εμπόδια συχνά απαιτείται η αναπροσαρμογή των σχέσεων τοπικής συνδεσιμότητας μεταξύ των ρομπότ, ούτως ώστε η εργασία να περατώνεται (δηλαδή το σύστημα να κινείται στη δοθείσα διαδρομή) χωρίς απώλεια της ολικής συνδεσιμότητας. Στην παρούσα εργασία προτείνουμε: (α) έναν κατανεμημένο αλγόριθμο που επιτρέπει την κίνηση του συστήματος με διατήρηση των σχέσεων τοπικής συνδεσιμότητας, (β) έναν αλγόριθμο δυναμικής αναδιαμόρφωσης των σχέσεων τοπικής συνδεσιμότητας που διατηρεί την ολική συνδεσιμότητα του δικτύου, όταν δεν επιτρέπεται η κίνηση του συστήματος με βάση το αρχικό σύνολο προδιαγραφών γειτνίασης λόγω εμποδίων στο χώρο εργασίας.

A common task for a leader- follower type multi-robotic system deployed in a (partially) unknown workspace is the assignment of a desired path to the leader. This path is usually derived from the projection to the workspace of a set of complicated mobility tasks which should be executed by the leader, such as visiting a sequence of regions with specific order, iterations or periodicity, and is formulated in a sufficiently expressive formal language (e.g. LTL). Respectively, each follower is assigned to keep contact with a subset of robots within the team. A major issue in multi-robotic systems is the constant maintenance of global connectivity of their underlying topology. However, system's motion in an unknown workspace in the above-described architecture implies the necessity for reconfiguration of local connectivity specifications (e.g. when robots pass through neighbourhoods of obstacles), so that task is being excuted (namely system moves on the path without getting stuck) and global connectivity is not violated. In this thesis we propose: (a) a distributed algorithm which allows systems motion while preserves the set of local connectivity specifications whenever possible , (b) a (centralized) algorithm that dynamically reconfigures local connectivity specifications of robots without violating global connectivity, when the system based on the initial set of specifications gets stuck due to obstacles encountered in workspace.