Cooperación descentralizada para percepción activa con múltiples robots

Abstract

La Tesis se centra en el estudio de técnicas de percepción cooperativa para equipos de múltiples robots. En nuestros días, existen muchas aplicaciones tanto exteriores como interiores en las que equipos formados por distintos robots pueden ser de gran utilidad. En estos casos, la complejidad de las tareas a realizar o la variabilidad de los lugares a los que hay que acceder, hacen que la cooperaci ón entre robots heterogéneos sea imprescindible. En concreto, la Tesis trata situaciones de cooperación activa, en las que los robots no sólo se limitan a compartir información para estimar el estado del entorno, sino que toman decisiones conjuntas para mejorar dicha percepción.La cooperación de múltiples sistemas también permite obtener un mayor grado de robustez, lo cual es relevante para operar en escenarios reales. En estos escenarios, existen importantes restricciones en las comunicaciones, por lo que la Tesis propone diferentes técnicas para lidiar con dichos problemas. Además, todas las soluciones propuestas son descentralizadas, ya que ´estas son más fiables y escalables a medida que se aumenta el número de robots.Adicionalmente, esta Tesis considera representaciones de estado y modelos probabilísticos. Una vez planteado el problema de percepción activa con múltiples robots de manera genérica, debido a su complejidad, se investigan soluciones aproximadas. De este modo, se intenta llegar a un compromiso entre optimalidad y aplicabilidad, ya que la Tesis está enfocada al funcionamiento en plataformas robóticas con fuertes restricciones de tiempo real.La Tesis está distribuida en varios capítulos cuyos contenidos se resumen a continuación:• El Capítulo 1 introduce los objetivos de la Tesis y describe brevemente los proyectos de investigación a los cuales ha estado ligada directamente. También incluye un amplio estudio de trabajos similares pertenecientes al estado del arte.• El Capítulo 2 presenta un método probabilístico para fusión descentralizada de datos. Se usan estados pasados de la estimación para converger hacia los mismos resultados que se obtendrían con una versión centralizada. A su vez, se desarrollan técnicas para reducir los efectos negativos de los fallos en las comunicaciones.• El Capítulo 3 incluye experimentos del método desarrollado en el capítulo anterior en dos aplicaciones reales, robótica urbana y robótica para rescate. Los algoritmos se integran en plataformas con robots reales que realizan seguimiento cooperativo de objetivos móviles. En concreto, se muestran la robustez y fiabilidad del sistema.• El Capítulo 4 introduce los fundamentos matemáticos y el estado del arte de las técnicas POMDP, ya que en la Tesis se utilizan de forma asidua.• El Capítulo 5 propone una aproximación coordinada para el problema de control de equipos de robots de forma descentralizada. Se combina la fusión descentralizada de datos con las técnicas POMDP para obtener comportamientos coordinados de manera implícita.• El Capítulo 6 presenta una solución cooperativa para controlar múltiples robots. En este caso, además de la fusión descentralizada de datos, se realiza una distribución de tareas entre los robots que les permite cooperar de manera explícita.• El Capítulo 7 resume las conclusiones de la Tesis y lanza ciertas líneas de trabajo futuro.