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Introduction aux Systèmes Collaboratifs Multi-Agents

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Institute for Design and Control of Mechatronical Systems

Introduction aux Systèmes Collaboratifs Multi-Agents

UPJV, Département EEA

Fabio MORBIDI

Laboratoire MIS

Équipe Perception Robotique E-mail: fabio.morbidi@u-picardie.fr

Année Universitaire 2016/2017

Jeudi 13h30-16h30, Salle 8

M1 EEAII - Découverte de la Recherche (ViRob)

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Plan du cours

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Fabio Morbidi

5 janvier 2017 Cours 12 janvier 2017

(14h00-17h00) Séminaire sur la cybersécurité 26 janvier 2017 Cours

9 février 2017 Cours, formation des groupes (trinômes) et affectation des projets

23 février 2017 Suivi des projets

2 mars 2017 Présentations et rémise des rapports de projet

Contrôle:

1.  Rapport de projet (5 pages maximum, code exclu; police 11 pts):

résumé de(s) l’article(s) lu(s) et reproduction des résultats en simulation 2. Présentation du projet: 15 min + 3 min de questions

½ (note du rapport + note de la présentation) Note finale =

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Bibliographie

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Recherches sur les systèmes multi-agents: très récentes

•  ‘’Graph Theoretic Methods in Multiagent Networks’’, M. Mesbahi, M. Egerstedt, Princeton University Press, 2010

• ‘’Distributed Control of Robotic Networks’’, F. Bullo, J. Cortés, S. Martínez, Princeton University Press, 2009 (version électronique disponible sur : http://coordinationbook.info)

Fabio Morbidi

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Bibliographie

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•  ‘’Flocking and Rendezvous in Distributed Robotics’’, B.A. Francis and M. Maggiore, SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering, Springer 2016

Matériel de cours: http://home.mis.u-picardie.fr/~fabio/Teaching_DR16-17.html

Fabio Morbidi

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Systèmes Collaboratifs Multi-Agents

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Fabio Morbidi

Domaine de recherche assez varié et hétérogène :

•  Automatique

•  Robotique mobile

•  Télécommunications

•  Informatique

•  Mathématiques (théorie des graphes, équations différentielles)

•  Sociologie

•  Théorie des réseaux (par ex. Internet)

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Qu'est-ce que un système multi-agents ?

  Exemples dans la nature:

6 Volée d‘oiseaux

Banc de poissons

Essaim d‘abeilles Troupeau de zèbres

Fabio Morbidi

Colonie de bactéries

Colonie de fourmis

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Du point de vue de l'ingénierie …

Un système multi-agents est constitué d‘un ensemble d‘unités autonomes qui communiquent et collaborent entre eux

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Fabio Morbidi – 8.03.12 Fabio Morbidi

Qu'est-ce que un système multi-agents ?

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Du point de vue de l'ingénierie …

Un système multi-agents est constitué d‘un ensemble d‘unités autonomes qui communiquent et collaborent entre eux

8

Fabio Morbidi – 8.03.12 Fabio Morbidi

Cohorte de robots mobiles

Qu'est-ce que un système multi-agents ?

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Du point de vue de l'ingénierie …

Un système multi-agents est constitué d‘un ensemble d‘unités autonomes qui communiquent et collaborent entre eux

9

Fabio Morbidi – 8.03.12 Fabio Morbidi

Cohorte de robots mobiles

Réseau d’ordinateurs (Internet) Membres d’un réseau social (Facebook, Twitter, Tinder, Google+)

Qu'est-ce que un système multi-agents ?

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Du point de vue de l'ingénierie …

Un système multi-agents est constitué d‘un ensemble d‘unités autonomes qui communiquent et collaborent entre eux

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Fabio Morbidi – 8.03.12 Fabio Morbidi

Cohorte de robots mobiles

Réseau d’ordinateurs (Internet)

Générateurs d’énergie dans un réseau électrique (éoliennes, panneaux photovoltaiques, etc.)

Réseau cellulaire (téléphones port.) Membres d’un réseau social

(Facebook, Twitter, Tinder, Google+)

Qu'est-ce que un système multi-agents ?

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Surveillance environnementale

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Déversement de pétrole dans le Golfe du Mexique (avril 2010)

Fabio Morbidi

Emission de produits polluants dangereux

Avantages de la collaboration: exemples

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Cohortes de robots, systèmes auto-configurables

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Formation control EPFL

Manipulation robots

Formation control quadrotors

Manipulation quadrotors Cooperative SLAM

Manipulation et transport d‘objects, cartographie

Self-reconfigurable robots

Ecran robotique (vidéo)

Fabio Morbidi

Avantages de la collaboration: exemples

Contrôle de couverture (vidéo)

500 drones Intel

Robotarium

Avec l’autorisation du GRASP Lab, Univ. Pennsylvania, EPFL, Politecnico di Torino

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Institut für Design und Regelung Mechatronischer Systeme

Réseaux de satellites

Laser Interferometer Space Antenna (LISA) Mesure des ondes gravitationnelles:

Trois satellites à une distance de 5 millions de kilomètres Terrestrial Planet Finder (TPF) – JPL/NASA

Fabio Morbidi

Avantages de la collaboration: exemples

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Échange d'informations par interaction locale

Localité dans la communication

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Localité dans la perception

Les agents partagent les informations avec les voisins à travers de canaux de communication

•  Contraintes sur l‘energie: les agents peuvent communiquer directement seulement avec ceux qui sont situés à une courte distance

•  Contraintes sur la bande passante: si la masse des données éxchangées simultaneament par les agents est importante, le canal de communication peut saturer

Les agents peuvent extrapoler des informations sur les autres et sur l‘environnement à travers des capteurs embarqués

•  Tout capteur a une plage de mesure et une résolution limitées

Capteur de vision

Capteur de distance

(sonars, capteurs IRs, nappes lasers)

Capteur tactile

Télémètre à un seul rayon

Fabio Morbidi

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Graphes pour la représentation des interactions

Graphe de proximité

15 L‘existence d‘un arête dans le graphe indique que deux nœuds voisins

(c‘est-à-dire, deux agents) sont dans les respectives plages de détection

v 1 v 2

v 3 v 4

v 5 v 6

v 7 1

2 3 4

5 6

7

Fabio Morbidi

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Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04

Algorithmes pour systèmes multi-agents

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Distribués Coopératifs

Scalables Synchrones

•  Nous sommes intéressés à des algorithmes de

coordination pour systèmes multi-agents:

Baran, IEEE T. Comm. Syst. 1964

Fabio Morbidi

On étudiera les propriétés d‘un algorithme très important avec ces caractéristiques: l‘algorithme de consensus

Centralisé Decentralisé Distribué

(“Redécouvert“ en 2003)

Références

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