swarm robotics - stuba.skkvasnicka/seminar_of_ai/budinska...zaujímavé projekty •comstar...
TRANSCRIPT
![Page 1: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/1.jpg)
Swarm robotics
Ivana Budinská
Ústav informatiky SAV
Seminár z UI, 28.11.2011
![Page 2: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/2.jpg)
Obsah prezentácie
• Motivácia
• Definície problémov
• Zaujímavé projekty
• Algoritmy
• Sumarizácia a nové úlohy
• Modifikovaný PSO algoritmus pre
kooperatívne prehľadávanie (M.Masár)
![Page 3: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/3.jpg)
Motivácia
• Lacnejšie riešenie
– robotické vysávače
• Vzdialené centrálne
– riadenie správa na Mars ide 15 min
• Sťažená komunikácia s centrálou
– prehľadávanie území po požiaroch, zemetraseniach a
iných prírodných katastrofách
• Autonómna navigácia,
• Samoopravovanie
![Page 4: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/4.jpg)
Inšpirácie z prírody
• Obrázky prevzaté z internetu
![Page 5: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/5.jpg)
Definície problémov
• Koordinované prehľadávanie neznámych
priestorov
– napr. pri odmíňovaní, vyhľadávaní zranených po
katastrofách, upratovanie veľkých priestorov, zber
úrody, monitorovanie priestorov
• Zhlukovanie a transport
– Koordinácia pri premiestňovaní predmetov – box
pushing, záchrana zranenených
• Rekonfigurácia – modulárne robotické systémy,
ktoré vytvoria zložitejšie systémy
![Page 6: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/6.jpg)
Vlastnosti
• Množstvo jednoduchých robotov
• Homogénne zloženie
• Individuálne schopnosti
• Jednoduché pravidlá správania
• Lokálne informácie
• Globálny cieľ
Technologické vlastnosti:
• Robustnosť
• Škálovateľnosť
• Flexibilita
• Samoorganizácia
• Nízka cena
![Page 7: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/7.jpg)
Zaujímavé projekty
• COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab – Automatické rozpoznávanie cieľa
• MASSES (2006-2007, 2008-2009) – Multi-robotický systém pre skúmanie povrchu
mesiaca a Marsu
• COMRADES (2009-2012) – Multi-robotický systém pre utomatickú detekciu
pozemných mín
• SWARMANOID (2006-2010) 7RP FET – Asi 60 autonómnych robotov, tri typy: eye-bots,hand-bots, and foot-bots.
![Page 8: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/8.jpg)
Problémy a algoritmy
• Koordinované prehľadávanie neznámych
priestorov
• Zhlukovanie a transport
• Rekonfigurácia – modulárne robotické systémy,
ktoré vytvoria zložitejšie systémy
![Page 9: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/9.jpg)
Problémy a algoritmy
• Koordinované prehľadávanie neznámych
priestorov
• Zhlukovanie a transport
• Rekonfigurácia – modulárne robotické systémy,
ktoré vytvoria zložitejšie systémy
![Page 10: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/10.jpg)
Koordinované prehľadávanie
priestorov • Súvisiace problémy:
– Mapovanie a lokalizácia
– Určovanie hraníc
– Hľadanie cieľa
Vlastnosti algoritmov: Jednoduché Škálovateľné Distribuované Využívanie lokálnych interakcií
![Page 11: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/11.jpg)
Definícia problému
• Určitý počet robotov, každý má akčný rádius –
pohyb v ďalšom kroku, komunikačný rádius a
rádius pokrytia senzormi.
• Definujeme funkciu pokrytia ako transformáciu
akcie robota v čase v určitom mieste na určitú
priestorovú jednotku
f: atr x ltr c
tr
• Snažíme sa minimalizovať prekrývanie a
maximalizovať pokrytie (Zjednotenie a prienik priestorových
jednotiek ctr )
![Page 12: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/12.jpg)
Agentový prístup
• Každý robot koodinuje svoj postup s robotmi v okolí, aby minimalizoval prekrývanie a maximalizoval pokrytie – Ak sa v okolí robota nenachádza iný robot – vykonaj
náhodný pohyb
– Ak sa v okolí pokrytia nenachádza robot, ale v komunikačnom okolí áno – použije niektorý algoritmus na určenie nasledujúceho kroku, aby sa nevzdialil z komunikačného rádia všetkých robotov (maximalizácia pokrytia)
– Ak sa v okolí pokrytia aj v komunikačnom nachádzajú roboty – vypočítava váženú vzdialenosť od robotv a akciu určuje s ohľadom na minimalizáciu prekrývania.
![Page 13: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/13.jpg)
Detekcia hraníc, ohraničení
• J. McLurkin: iRobot projekt – http://people.csail.mit.edu/jamesm/project-
BoundaryDetection.php
• Rovnomerná disperzia (udržiavanie vzdialenosti medzi jednotlivými robotmi)
• Detekcia hraníc – robot sa môže nachádzať v stave Wall node, Frontier node, Interior node – generuje akciu. Wall node a Frontier node sú pevné.
![Page 14: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/14.jpg)
Boundary algoritmus
– riadená disperzia (vedie roboty do
nepreskúmanej oblasti)
– geometriu lokálnej siete – každý robot tvorí
vrchol siete, rekonfiguráciou siete sa približuje
k hraniciam
![Page 15: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/15.jpg)
Multi-robot mapping and
localization algoritm Rothermich et al. – rieši problém s nepresnou odometriou
alokalizáciou – Mobilné roboty slúžia ko mobilné majáky, ich úloha v rámci roja sa mení
– Všetky roboty musia používať referenčné súradnice globálneho prostredia
– Výhody – mapa sa vytvára z rôznych pozícií – uhly a hranice sú zachytené presnejšie
– V neznámom prostredí je lokalizácia jednoho robota veľmi obtiažna
![Page 16: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/16.jpg)
Problémy a algoritmy
• Koordinované prehľadávanie neznámych
priestorov
• Zhlukovanie a transport
• Rekonfigurácia – modulárne robotické systémy,
ktoré vytvoria zložitejšie systémy
![Page 17: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/17.jpg)
Mobilné formácie - zhluky
• Hetiarachchi and Spears
– založené na príťažlivosti a odpudivosti
– simuláciou ukázali vhodnosť použitia
Leonard-Jonsonových potenciálov
– Udržiavanie formácie pri prekonávaní
prekážok
![Page 18: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/18.jpg)
Mobilné formácie - zhluky
![Page 19: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/19.jpg)
e-puck cluster
![Page 20: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/20.jpg)
Obchádzanie dier
• Kooperatívne obchádzanie dier – trakčný senzor na
zistenie, kam chce ísť susedný robot
• Evolučné algoritmy, učenie
• Nevýhody – nepoužiteľné v praxi
![Page 21: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/21.jpg)
Reťazenie
• Nouyan et al., 2009
– Stavový automat – search, explore,chain,finish
– Farebná signalizácia: Blue, Green, Yellow
![Page 22: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/22.jpg)
Reťazenie a transport
• Stavový diagram – 4 nové stavy: Assemble, Transport
target, Transport blind, Reset
![Page 23: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/24.jpg)
Príklad: Vyhľadaj a zachráň
![Page 25: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/25.jpg)
Koordinovaný transport
- „box pushing“ Typická cesta dvoch
nekomunikujúcich robotov.
Roboty nesynchronizovali svoju prácu.
• V prvom prípade obidva roboty opustili box a išli za svetlom,
• v druhom prípade jeden robot tlačil box ale mimo územia a druhý šiel za svetlom,
• v treťom prípade oba roboty tlačili box úspešne do cieľa,
• v štvrtom prípade jeden robot prestal tlačiť box a prekrížil cestu druhého robota.
![Page 26: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/26.jpg)
Problémy a algoritmy
• Koordinované prehľadávanie neznámych
priestorov
• Zhlukovanie a transport
• Rekonfigurácia – modulárne robotické systémy,
ktoré vytvoria zložitejšie systémy
![Page 27: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/27.jpg)
Rekonfigurovateľné roboty
• Modulárne robotické systémy, ktoré vytvárajú vyššie „organizmy“ s cieľom vykonávať rôzne úlohy
• Inšpirácie: – bunky (cellular automata) – zhluky, roje, atď. (swarm intelligence) – Rekonfigurovateľné roboty typu reťazec
– Rekonfigurovateľné roboty typu mriežka
• Mobilné rekonfigurovateľné roboty
• Iné typy rekonfigurovateľných robotov
![Page 28: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/28.jpg)
Kooperácia mobilných jednotiek pri
prekonávaní prekážok
• Swarm bots - Marco Dorigo
![Page 29: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/29.jpg)
Atron rekonfigurovateľné robotické
moduly
• D.J.Christensen USD modular robotics
research lab, modular.mmmi.sdk.dk
![Page 30: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/30.jpg)
Atron – príklad
rekonfigurovateľného systému
![Page 31: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/31.jpg)
Atron reconfigurable robotic
modules
![Page 32: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/32.jpg)
Atron reconfigurable robotic
modules
![Page 33: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/33.jpg)
Atron reconfigurable robotic
modules
![Page 34: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/34.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 35: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/35.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 36: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/36.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 37: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/37.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 38: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/38.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 39: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/39.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 40: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/40.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 41: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/41.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 42: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/42.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 43: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/43.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 44: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/44.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 45: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/45.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 46: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/46.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 47: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/47.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 48: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/48.jpg)
Rekonfigurovateľné moduly - Lego
• Desmond Innovation, LLC
www.selfreconfigurable.com
![Page 49: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/49.jpg)
Záver
• Swarm inteligencia
• Kľúčové vlastnosti a techonologické motivácie
• Aplikačné domény
• Vytváranie koalícií – pri homogénnych
skupinách a pri nehomogénnych skupinách
• Problémy pri realizácii a nasadzovaní
technológií do praxe
• Vývoj senzorov a aktuátorov
![Page 50: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/50.jpg)
Referencie • Prezentácia Swarm Robotics by Roderich Gross
• D. Miner: Swarm robotics algorithms: A survay, 2007
• J. Alexander Fax, Richard M. Murray: Information Flow and Cooperative Control of Vehicle Formation, IEEE T. Automatic Control, 2003,
• http://www.cds.caltech.edu/°murray/papers/2003g_fm03-tac.html • A.Farinelli, L. Iocchi, D. Nardi: Multi robot systems: A classification focused on
coordination, IEEE Transactions on Man Systems and Cybernetics, par B, pp. 2015-2018, 2004
• Lynne E. Parker: Current State of the Art in Distributed Autonomous Mobile Robotics • Yan Meng: Q-Learning Afjusted Bio-Inspired Multi-Robot Coordination, In Recent
Advances in Multi –Robot systems, Book edited by Aleksandar Lazinica, ISBN 978-3-902613-24-0. Pp 326, May 2008, iTech Education and Publishing, Vienna, Austria. http://www.ece.stevens-tech.edu/~ymeng/publications/AMRS08_Meng.pdf
• W. Liu. Design and modelling of Adaptive Foraging in Swarm Robotic Systems. PhD thesis, Univeristy of the West of England, Bristol, UK. 2008. http://www.brl.uwe.ac.uk/projects/swarm/index.html
• D. Antonic, Ž. Ban, M. Žagar: Deming robots - requirements and constraints, 2008
• Rothermich, J., Ecemis, M., and Gaudiano, P. Distributed localization and mapping with a robotic swarm. Swarm Robotics, Springer-Verlag (2004), 59–71.
• Trianni, V., Nolfi, S., and Dorigo, M. Cooperative hole avoidance in a swarm-bot.
Robotics and Autonomous Systems 54, 2 (2006), 97–103.
• Hettiarachchi, S., and Spears, W. Moving swarm formations through obstacle fields. International Conference on Artificial Intelligence (2005).
![Page 51: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/51.jpg)
Videá, odkazy
• http://www.youtube.com/watch?v=M2nn1X9Xlps
• http://www.youtube.com/watch?v=e44hA6IBtkA
• http://www.youtube.com/watch?v=SkvpEfAPXn4
• http://www.youtube.com/watch?v=CJOubyiITsE
• http://people.csail.mit.edu/jamesm/swarm.php
![Page 52: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/52.jpg)
Modifikovaný PSO algoritmus pre
kooperatívne prehľadávnie priestoru
(M. Masár)
• Modré pole označuje oblasť videnia, zelené pole je vyhodnocovná oblasť – fitnes funkcia. Každá častica vyhodnocuje, aký nepreskúmaný priestor sa nachádza v jej okolí. Sociálny aspekt – častice sú priťahované k tým časticiam, ktoré majú viac nepreskúmaného priestoru v svojom okolí.
- particle
![Page 53: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/53.jpg)
Výpočet rýchlosti
• w – váha obmedzjúca rýchlosť častice, s časom klesá pid - vektor označujúci pozíciu častice, ktorá má najvyššiu fitnes zo všetkých pozícií, kde sa častica nachádzala pgd – vektor najlepších pid zo všetkých častíc
• Fitnes funkcia ohodnocuje množstvo nepreskúmaného priestoru okolo častice – čím viac, tým lepšie
![Page 54: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/54.jpg)
Výsledky simulácií v Matlabe
![Page 55: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/55.jpg)
Výsledky simulácií v Matlabe
![Page 56: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/56.jpg)
Modifikácia PSO II
• Rozšírenie rovnice o člen označujúci ťažisko nepreskúmaného priestoru. Častica je priťahovaná k tomuto priestoru
• Metóda nehľadá najlepšie riešenie v čase, ale v priestore
![Page 57: Swarm robotics - stuba.skkvasnicka/Seminar_of_AI/Budinska...Zaujímavé projekty •COMSTAR (2004-2008), C-MANTIC Lab –Automatické rozpoznávanie cieľa •MASSES (2006-2007, 2008-2009)](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042601/5f9c8de34b00bc28a30c8e7c/html5/thumbnails/57.jpg)
Záver
• Algoritmus predstavuje jednoduché pravidlá v správaní častíc, ktoré vedú ku komplexnému správaniu sa celku
• Metóda je modifikovaná pre potreby kooperatívneho prehľadávania priestoru – pohyb častíc je modifikovaný v nadväznosti na tvar nepreskúmaného územia a častice sú priťahované k nepreskúmaným oblastiam.