Tesis:
Collective movement in robotic swarms
- Autor: NAVARRO OIZA, Iñaki
- Título: Collective movement in robotic swarms
- Fecha: 2010
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: AUTOMATICA, INGENIERIA ELECTRONICA E INFORMATICA INDUSTRIAL
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MATIA ESPADA, Fernando
- Director/a 2º: JIMENEZ AVELLO, Agustín
- Resumen: En esta tesis se presenta y analiza un nuevo marco para el control del movimiento colectivo de robots móviles. Este marco permite que un grupo de robots se mueva como una única entidad, con las siguientes capacidades: evitación de obstáculos a nivel de grupo, control de velocidad, posibilidad de cambio de la distancia entre robots, división en subgrupos de robots y unificación de grupos en uno de mayor tamaño. El controlador principal se encuentra distribuido entre los robots, permitiéndoles moverse en una dirección determinada común y mantener una cierta distancia entre robots. El marco está compuesto por diferentes módulos que modifican el comportamiento del grupo mediante distintas funciones. La mayoría de ellas se basan en algoritmos de consenso que permiten que los robots acuerden los valores de distintos parámetros, teniendo en cuenta qué robots aportan la información más relevante. Las capacidades del marco pueden ampliarse fácilmente mediante el diseño y la incorporación de nuevos módulos. El marco puede implementarse y utilizarse de forma sencilla en cualquier tipo de robot móvil capaz de medir las posiciones relativas de sus robots vecinos y de comunicarse con ellos. Ha sido probado con éxito con 8 robots reales y en simulación con hasta 40 robots, demostrando experimentalmente unas buenas propiedades de escalabilidad. El marco requiere que los robots tengan una referencia común de orientación, la cual se calcula mediante un nuevo método de consenso distribuido que se ha desarrollado. Este algoritmo de consenso únicamente necesita que los robots detecten las posiciones relativas de los robots próximos y que los robots puedan comunicarse entre sí. Se han realizado experimentos sistemáticos tanto en simulación como con robots reales para validar el método. La convergencia no ha sido probada matemáticamente, pero los resultados experimentales invitan a confiar en el uso del algoritmo. Se han obtenido buenos resultados de escalabilidad en simulación con hasta 49 robots. Los experimentos con robots reales muestran que el método propuesto funciona bien en la realidad. Con el objetivo de analizar y evaluar el funcionamiento y comportamiento del marco, se definen y comentan brevemente una serie de métricas para el movimiento colectivo de robots. Algunas de ellas son útiles solamente para caracterizar los algoritmos mientras que otras pueden utilizarse para comparar diferentes algoritmos.