Nesta seção, serão detalhados os principais trabalhos relacionados. Um condensado das características dos trabalhos apresentados e a situação do presente trabalho em relação aos demais pode ser visualizada na Tabela 1.
Em (YAO et al., 2019), é proposta uma estratégia de leilão iterativo e distribuído para a atribuição de tarefas e planejamento de trajetória em um sistema com múltiplos veículos aéreos não tripulados (UAV). Um controlador global da missão informa a todos os UAVs, o mapa do ambiente e as coordenadas de cada tarefa, as quais são homogêneas, ou seja, podem ser atribuídas a qualquer UAV. Ainda, cada tarefa precisa no máximo de um único UAV para ser finalizada. Cada UAV, sequencialmente, atua como leiloeiro das tarefas que possuem maior valor para ele. O diferencial deste trabalho é o sistema de tentativas (trial) que permite a um UAV recalcular o valor que havia previsto anteriormente para uma tarefa, e caso julgue que este é inferior, poderá ter a opção de retirar o lance realizado previamente, respeitando as restrições de tempo impostas pelo sistema entre o lance e a sincronização (entrega) das tarefas. Essa etapa ocorre até que o consenso entre os UAVs seja finalmente encontrado.
No trabalho apresentado por Lee et al. (2015) é demonstrado um cenário onde a comunicação entre os robôs é limitada, e estes consomem recursos para realizar tarefas previamente conhecidas. Os robôs possuem uma representação probabilística desses recursos, e o seu esgotamento leva o robô a falhar na execução de tarefas. Porém, os robôs podem
recarregá-los em estações apropriadas (refill-stations), distribuídas pelo mapa. Os autores demonstram um algoritmo de leilão descentralizado orientado a recursos (RODAA) para resolver o problema, onde as ofertas e os lances são propagados por toda a rede, a qual encontra- se em configuração multi-hop. Uma rede multi-hop é uma rede composta por múltiplos nós, onde o range de comunicação de cada nó é limitado, ou seja, para propagar a informação entre dois pontos da rede, é necessário realizar a transmissão (hop ou salto) de informação entre múltiplos nós até atingir o nó de destino (QUINTAS et al., 2013). Este trabalho leva em consideração um timeout de resposta e restrições de saltos entre nós. O valor do lance é o tempo de execução da fila de tarefas do robô, que também é estimado e baseia-se na distância, nos recursos do robô, e no número de visitas necessárias às estações de recarga. Caso um robô falhe ao executar a tarefa dentro da janela de tempo, a tarefa é novamente leiloada, pois a falha pode indicar um esgotamento dos recursos do robô.
Já em Oh et al. (2014), a atribuição de tarefas colaborativas ocorre inspirada em processos de recrutamento, sendo muito similar ao processo de leilão. Todos os agentes devem se organizar em times para concluir uma tarefa. Cada agente pode assumir o papel de Project Manager(PM) ou de colaborador. Os papeis de cada robô são decididos sequencialmente, em rodadas, denominadas rounds. Primeiramente, cada candidato a PM convida colaboradores para um projeto (tarefa), através de um anúncio público, e cada colaborador interessado responde ao PM. Então, o PM avalia a aptidão de cada colaborador e decide quais serão escolhidos para compôr o seu time, informando-os com uma carta de aprovação. Isso é muito similar ao procedimento que ocorre neste trabalho, que também é sequencial, se for considerado que os leiloeiros são PMs que avaliam a aptidão de cada colaborador a partir do seu lance, formando times. No entanto, neste trabalho, não são considerados tarefas individuais e subentende-se que o ambiente é previamente conhecido pelos UAVs.
Existem muitas similaridades entre o presente trabalho e o realizado por Khan et al. (2010). Neste trabalho, a coordenação é atingida por um mecanismo de mercado baseado em leilão, mas este somente ocorre quando um robô, durante a exploração, percebe que não conseguirá realizar uma tarefa sozinho. Em outras palavras, somente as tarefas colaborativas são leiloadas. Dessa forma, pode ocorrer sobrecarga de trabalho em um agente caso ele detecte em uma região diversas tarefas que podem realizar. Ainda, o autor não deixa claro em seu trabalho se existe uma fila de prioridades nas tarefas que devem ser realizadas, enquanto no presente trabalho existe um planejamento para a sequência de execução das tarefas.
Um cenário de coleta e transporte de objetos em um cenário desconhecido é descrito em (ZHAO; WANG, 2013), também muito similar ao trabalho em (KHAN et al., 2010),
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com a diferença de não possuir a coleta colaborativa. Neste trabalho, os robôs deslocam-se aleatoriamente pelo ambiente em busca dos objetos que devem coletar. Uma vez detectado, se o robô não possuir a capacidade de transportar o objeto até seu destino, um leilão será iniciado para decidir quem realizará essa tarefa. Cada robô possui três habilidades, sendo: capacidade de carregar (loading capability), capacidade de horizonte (horizon capability) e capacidade de segurar (arm capability). Além disso, os objetos possuem duas propriedades: o número de unidades que se deve coletar, e se pode ser segurado ou não. Isso adiciona um conjunto de restrições, de forma que os objetos só podem ser coletados pelos robôs com as habilidades específicas para isso.
Em (LIM et al., 2009), é apresentado uma variante baseada em CNP, single-task, multi-robot, instantaneous assignment para a coordenação entre múltiplos times de robôs. Na plataforma desenvolvida, cada time de robô opera em uma rede de comunicação separada, gerenciada por seu respectivo operador, e os membros do time comunicam-se por uma Wireless Personal Area Network (WPAN) utilizando o módulo wireless ZigBee. Um outro programa simula um mercado, onde os times podem ingressar ou sair livremente. Os times de robôs podem agrupar-se para formar alianças, de forma que uma melhor solução, ou seja, uma melhor probabilidade de conseguir um contrato, possa ser gerada para uma tarefa solicitada por um comprador. A competição ocorre entre alianças, entre times de uma aliança, e entre membros de um time, otimizando ainda mais os recursos. No cenário realizado, as tarefas consistiam em manipulação concorrente de diversos cubos por múltiplos robôs.
Uma aplicação em um ambiente bastante dinâmico é dada em (SUN WEI et al., 2008), que considera leilões para alvos móveis. Trata-se de um problema de caça cooperativa, com dois tipos de robôs: os caçadores e as presas. Os robôs encontram-se em um ambiente fechado, onde as presas movem-se mais rapidamente do que os caçadores, além de possuirem um sensor com área de cobertura superior. Para que uma presa possa ser capturada, ela deve ser encurralada por 3 ou mais caçadores próximos a ela. Os caçadores são honestos e cooperativos, e podem falhar. Por ter alvos dinâmicos, a função-objetivo do sistema possui uma característica dinâmica única, que deve ser levada em consideração ao efetuar os lances. Os autores optaram por um leilão do tipo single-item multi-round, sob o framework CNP, onde os alvos são gerados dinamicamente a partir de posições ao redor do alvo, para cada alvo a ser capturado. Em outras palavras, 3 ou 4 posições são calculadas para cada alvo. Essas informações são atualizadas toda vez que um alvo se move, e novos leilões ocorrem para as novas posições. Os caçadores não se manterão por muito tempo nas tarefas antigas, e podem sempre se mover para novos destinos.
em Redes de Sensores e Atores sem fio (WSAN). O cenário de exemplo consiste em uma rede de sensores que colaborativamente detecta a presença de um intruso, que por sua vez desperta o melhor atuador, também denominado coletor, para posicionar uma câmera na direção do intruso. Como mais de um coletor poderá obter a imagem do intruso, ou seja, as áreas de ação de cada coletor podem se sobrepor, realiza-se um leilão para cada região de sobreposição. Múltiplos leilões ocorrem em paralelo, sob a responsabilidade de diferentes leiloeiros. Define- se o vendedor como o ator responsável pela porção da área do evento, e este seleciona os leiloeiros, um para cada área de sobreposição. Cada leiloeiro recebe do vendedor a informação da área de ação e as restrições de tempo. O lance de cada ator apto a atuar na região de sobreposição consiste no custo de energia e o tempo de execução da tarefa, bem como a energia disponível do ator. O mecanismo de leilão utilizado é o single-round sealed-bid, ou seja, cada comprador realiza uma única oferta independente das ofertas dos demais.
Tabela 1: Situação deste trabalho na literatura apresentada.
Autor Característicasde Alocação de CoordenaçãoCaracterísticas Característicasde Sistema Especificidades
Yao et al. (2019) ND [ST-SR-IA]
Cooperativo; Desinformado; Fortemente Coordenado; Centralizado; Comunicação direta; Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Poucos robôs; Leilão em trials; Permite remover lance;
Lee et al. (2015) ID [ST-SR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta; Arquitetura deliberativa; Heterogêneo; Poucos robôs; Comunicação limitada; Leilão probabilístico; Baseado em consumo; Oh et al. (2014) XD [ST-MR-IA] Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta; Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Poucos robôs;
Recrutamento por fitness; Assemelha-se ao leilão;
Khan et al. (2010) XD [ST-MR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta; Arquitetura deliberativa; Heterogêneo; Poucos robôs; Leilão é opcional; Apenas robôs inativos participam do leilão; Zhao e Wang (2013) ND [ST-SR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta; Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Poucos robôs; Leilão é opcional;
Lim et al. (2009) ND [ST-MR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Centralizado; Comunicação direta Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Poucos robôs; Manipulação colaborativa; Competição entre coalisões e entre robôs de uma mesma coalisão;
SUN WEI et al. (2008) XD [ST-MR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Centralizado; Comunicação direta Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Poucos robôs; Realocação dinâmica de tarefas;
Podem falhar na execução das tarefas;
Leilão com multiplos rounds; Melodia et al. (2007) ID [ST-MR-IA]
Cooperativo; Desinformado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta Arquitetura deliberativa; Homogêneo; Muitos robôs; Execução concorrente de leilões;
Este trabalho XD [ST-MR-IA]
Cooperativo; Informado; Fortemente Coordenado; Descentralizado; Comunicação direta Arquitetura deliberativa; Heterogêneo; Poucos robôs;
Troca de turnos como leiloeiro; Multiplos vencedores; Participação opcional; Fonte: Autoria própria.
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