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)
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Plan du cours
2
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 =
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Bibliographie
3
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
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Bibliographie
4
• ‘’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
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Systèmes Collaboratifs Multi-Agents
5
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)
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
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
7
Fabio Morbidi – 8.03.12 Fabio Morbidi
Qu'est-ce que un système multi-agents ?
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 ?
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 ?
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
10
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 ?
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Surveillance environnementale
11
Déversement de pétrole dans le Golfe du Mexique (avril 2010)
Fabio Morbidi
Emission de produits polluants dangereux
Avantages de la collaboration: exemples
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Cohortes de robots, systèmes auto-configurables
12
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
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04 13
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
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Échange d'informations par interaction locale
Localité dans la communication
14
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
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
Institute for Design and Control of Mechatronical Harald Kirchsteiger 2011/04
Algorithmes pour systèmes multi-agents
16
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)