Systèmes multi-robots aériens : architecture pour la planification, la supervision et la coopération
Résumé
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) meet a growing interest in the robotics community. They provide a wide range of applications, but also introduce particular operational modalities. In this work, we are interested in multi-UAV systems : the joint operation of a number of UAVs requires to design a multi-robot architecture that can take into account both UAVs capabilities and UAVs constraints. A generic executive is provided aiming at interfacing the different possible configurations of decisional autonomy delegation in the system : it receives and processes plans generated either by a control center in charge of all the UAVs (low levels of autonomy), or by the individual decision-making capabilities of each UAV (high levels of autonomy). In the former case, we introduce a deliberative layer that gathers a symbolic planner / geometric refiners couple, and a model-based interaction manager.
Les robots aériens (UAV, pour Unmanned Aerial Vehicles) font l'objet d'un intérêt croissant dans la communauté robotique. Ils offrent un large champ d'applications, mais introduisent des modalités d'opération particulières (contraintes logistiques, capacités de déplacement...). Dans ce travail, nous nous intéressons aux systèmes multi-UAV : l'opération conjointe d'un certain nombre d'UAV nécessite de bâtir une architecture multi-robot qui puisse prendre en compte le potentiel et les contraintes des UAV. Dans ce but, nous introduisons une notion de "degré d'autonomie décisionnelle", qui reflète le niveau de délégation de capacités autonomes aux robots par un opérateur du système. Un exécutif générique est proposé pour interfacer, au niveau de chacun des UAV du système, les différentes configurations possibles de délégation de l'autonomie décisionnelle : celui-ci reçoit et traite des plans de tâches produits soit par un centre de contrôle en charge de tous les UAVs (bas degrés d'autonomie), soit par une couche délibérative individuelle, au niveau de chacun des UAV (hauts degrés d'autonomie). Dans ce dernier cas, nous proposons une couche délibérative permettant aux UAVs de planifier et coordonner leurs tâches, afin d'opérer conjointement dans le cadre d'une mission donnée. Cette couche délibérative regroupe un couple planificateur symbolique / raffineurs géométriques, ainsi qu'un gestionnaire d'interactions à base de modèles. Une partie des développements a été testée avec succès dans le cadre du projet européen Comets, avec 3 UAV hétérogènes (deux hélicoptères et un dirigeable). Les autres développements ont donné lieu à des tests en simulation.
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