Campus party 2011 robotica cooperativa

TALLER QUEMES Enrique González Laura Cortés Fabián Roldán Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus Party 2011 Junio 2011

Presentación Participantes
Quién soy? Qué hago? Qué profesión tengo o voy a tener?
Qué expectativas tengo en torno a este taller?

Agenda del Taller
Robótica Cooperativa
Requerimientos RC
Paradigma Sistemas Multi-Agentes
Programación Orientada a Eventos
Plataforma QUEMES
Conceptos y modelo
Programar en la plataforma con un Ejemplo
Reto para los Campuseros

Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana – Bogotá - Colombia Campus Party 2011 Junio 2011

Proyecto Agentes Cooperativos
Maloka
Unidad de investigación y Desarrollo
Grupo de Educación y Tecnología
Universidad Javeriana
FACULTAD DE INGENIERÍA
Grupos de Investigación SIDRe – SIRP – Takina
Universidad de los Andes
FACULTAD DE INGENIERÍA
Grupo de Investigación GIAP
COLCIENCIAS
Entidad Financiadora

RC Robótica Cooperativa

Cooperar
RAE : Obrar juntamente con otro u otros para un mismo fin.
“ (…) Porque lo que es lo más productivo, es que todos en el grupo, quieran también para ellos y para… el GRUPO.”

Robots Cooperativos
Equipo de robots que trabajan en forma conjunta para un mismo fin.
Ejemplos de Robots Cooperativos??
Qué se requiere en RC?

Despliegue Distribución espacial que puedan generar los robots. El espacio es un recurso y un objetivo al mismo tiempo. Distribuir a los agentes sobre un terreno y así mismo dividirlo en subregiones de exploración. El promedio de los indicadores para cada agente debe estar cercano a 1 para afirmar que el indicador global es positivo. RC - Requerimientos

Multiplicación La adición de miembros al equipo va a mejorar el desempeño y la eficiencia globales. Redundancia de Tareas vs. Eficiencia. RC - Requerimientos

Comunicación La comunicación es intencional y se asimila a una acción.. La comunicación es imprescindible para que exista Cooperación como postura intencional. Si se hace uso eficiente del canal de comunicación, el indicador es positivo. RC - Requerimientos

Totipotencia vs. Especialización Totipotencia : capacidad para desarrollar varios tipos de tareas. Especialización : mejoramiento en la capacidad de realizar una tarea. Todos los robots deben realizar tareas básicas: movimiento y aporte en la construcción del mapa global. La redundancia permite que si un agente falla, otro lo reemplace. RC - Requerimientos

Colaboración Implica una división y asignación de tareas y recursos según habilidades y disposición de los robots. Mayor eficiencia, equilibrio de carga y reducción de la inactividad de los miembros. RC - Requerimientos

Coordinación Implica la construcción de planes distribuidos que involucran simultáneamente a varios robots. La ejecución del plan se logra mediante el uso de mecanismos de sincronización. RC - Requerimientos

Conflictos Es necesario implementar mecanismos de arbitramento y negociación cuando aparezcan metas incompatibles y recursos insuficientes. El sistema debe solucionar conflictos de espacio y de canales de comunicación eficientemente. Se evaluará este criterio mediante la relación entre la cantidad de conflictos solucionados y la cantidad de conflictos que se presentaron. RC - Requerimientos

Competencia Es posible incrementar el nivel de cooperación si se buscan relaciones competitivas entre los miembros del equipo. RC - Requerimientos

Arquitectura Funcional A nivel funcional, los agentes deben poseer habilidades acordes con la tarea y el medio en el cual se deben desenvolver. Medios de locomoción adecuados, sistemas sensoriales que beneficien la navegación y la interpretación del mundo, y sistemas de comunicación. RC - Requerimientos

Representación del Mundo Debe existir un mecanismo en los agentes que les permita entender el entorno en el cual se desenvuelven y así mismo su ubicación en el mismo. Es deseable incorporar la capacidad de realizar predicciones sobre diferentes estados futuros. RC - Requerimientos

Robustez El sistema debe estar en capacidad de cumplir con la tarea, reaccionar de manera adecuada y mantener la operación frente a fallas de comunicación. La falla de un robot no debería implicar la falla de todo el sistema. RC - Requerimientos

Agentes y Sistemas MultiAgentes

Por qué Agentes en RC? Sistema Robótico Paradigma SMA Integración Sistema Racionalidad Concurrencia Implícita Alta Complejidad No Determinismo Metodología Diseño Paralelismo HW

Definición : un agente es una entidad autónoma que actúa para cumplir sus metas en un ambiente de trabajo.
Qué ejemplos proponen?
Concepto de Agente

Ambiente - Percepción / Acción En el ambiente de trabajo los elementos se rigen por las leyes del universo

Un sistema es autónomo si:
Toma sus propias decisiones
Controla su estado interno
Agente – Entidad Autónoma

Metas
se representan como situaciones que el agente desea alcanzar
las acciones buscan proactivamente lograr estas situaciones
Agente – Motivado por Metas

Un agente puede cooperar en conjunto con otros agentes para alcanzar metas comunes como equipo.
Para cooperar intercambia mensajes
Por ejemplo …
Agente – Entidad Social

Agente Racional? Metas Comportamiento Percepción Acción Modelo Poseer Recursos Proveer Servicios Comunicarse Reproducirse

Agente  Entidad Concurrente
Proactivo
trabaja “continuamente” para alcanzar sus metas
Cooperativo
metas del agente supeditadas a las del sistema
Rol
define las responsabilidades del agente
identifica sus relaciones con el ambiente y otros agentes
posee una semántica clara en el contexto del problema de aplicación
Modelo de Agencia sistema  compuesto por entidades bien semantizadas

Cooperación
Interacciones Semantizadas
relaciones entre agentes tienen un alto grado de abstracción
asignación y distribución de tareas
sincronización y planificación
resolución de conflictos
Protocolos de Interacción
conversaciones bien formadas que definen patrones de comunicación
actos del lenguaje  intencionalidad y datos
cuando las relaciones tienen una semántica clara es más fácil construir y verificar un sistema Cooperación e Interacciones

Cooperación Colaboración Coordinación de Acciones Solución de Conflictos Cooperación + Asignación Tareas/Recursos Planificar y Sincronizar Objetivos y Recursos Comunicación Explícita - Mensajes Implícita - Ambiente Protocolos de Interacción

Colaboración Asignación Tareas y Recursos TAREAS RECURSOS Objetivos Roles y Formaciones

Asignación por Oferta Red Contractual Mediador Oferta Aceptación Petición Petición Petición Oferta

Solución de Conflictos Objetivos Incompatibles Acceso a Recursos Jerarquía de los Agentes Prioridad del Objetivo Negociación Compromisos Regulaciones Limitar o Controlar los Efectos

Visión Organizacional
Análisis Recursivo Iterativo
organización es descompuesta en otras más simples
las metas y las relaciones de la organización original se delegan a las más simples
aparecen nuevas interacciones entre las organizaciones más simples para el logro de las metas comunes
diseño del sistema basado en una estrategia de descomposición es sistemático produce una arquitectura modular y bien estructurada Gestión de la Complejidad

Organizaciones MultiAgentes Recursividad Sistémica Diferentes Roles

Acción Correcta Secuencia de Percepción Mapeo Metas Mapeo Percepción/Acción Acción 1 ... Acción M ? Ambiente Ti Ambiente Ti+n

Concepto de Evento
Definición
Un evento es la ocurrencia de un suceso que es de interés para uno o más agentes
Un evento, a menudo, no sólo indica que paso algo, sino también trae información adicional sobre lo ocurrido
Ejemplos en Robótica?

Propiedades
Si hay un cambio en el ambiente de trabajo se dice que ocurre un evento
Si a un agente le llega un mensaje de otro agente, éste se percibe como un evento
A menudo los eventos se encadenan
La ocurrencia de un evento genera una acción, la cual termina con un evento que genera otra acción
Concepto de Evento

ProgramaTratamiento {
Modificar Estado
Tomar Decisión
Efectuar Acción
Enviar Mensajes
}
Tratamiento de Eventos Programa de Tratamiento
Cada evento debe tener asociado un programa de tratamiento que indica que es lo que hay que hacer en reacción al evento recibido.
Ejemplos de Programas de Tratamiento

Robótica Cooperativa en un Entorno Orientado a Eventos Enrique González Universidad Javeriana Bogotá - Colombia Faculty of Engineering Computer Science Department Research Groups SIDRE-SIRP [email_address]

Agenda del Taller
Robótica Cooperativa
Requerimientos RC
Paradigma Sistemas Multi-Agentes
Plataforma QUEMES
Conceptos y modelo
Programar en la plataforma con un Ejemplo

Marco de Atención de Emergencias
Robot-Ambulancias deben ir a recoger heridos
Ciudad representada por una cuadrícula
Retos Progresivos
MonoRobot
Ir aun sitio de destino establecido
MultiRobot
Evitar colisiones entre robots concurrentes
Asignar la ambulancia más cercana a la emergencia

Campus party 2011 robotica cooperativa

by campus party on Jun 29, 2011

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