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3.2. COOPÉRATION DE ROBOTS

Ce thème de recherche est la suite naturelle de travaux menés depuis plusieurs années en collaboration avec le laboratoire LESiR (ENS Cachan). Ces travaux communs ont principalement porté sur la navigation de robot mobile et la reconnaissance d'environnement par réseaux de neurones. Une convention établie avec le LESiR a permis le détachement au CEMIF de G. Pradel pour une durée de deux ans. Ce thème s'intéresse à l'exécution autonome d'une mission confiée à un groupe de robots et à la coopération robots-robots pour l'exécution collective d'une mission. Le domaine d'application envisagé est l'aide active à une personne handicapée moteur ou à mobilité réduite à l'intérieur de l'appartement qu'elle occupe, c'est-à-dire dans un environnement initialement inconnu mais structuré. Cette aide souvent envisagée sous la forme de mise à disposition de services de proximité comme une meilleure motorisation du fauteuil, une ergonomie améliorée des interfaces avec les effecteurs (écrans, joysticks, commande vocale, commande visuelle,') prend ici la forme de services distants assurant l'exécution autonome de missions de transport d'objets, de manipulation à distance, de déplacement d'objets, '

L'exécution des services est organisé autour d'un projet d'architecture matériel baptisé AMAGRA (Architecture Multi Agents pour un Groupe de Robots Autonomes) mettant en oeuvre un nombre réduit de robots mobiles [DAU-T]. Dans le cas qui nous intéresse, les robots mobiles mis à la disposition du handicapé doivent être des machines simples, faible coût, pouvant évoluer dans l'appartement sans que celui ci soit équipé de balises ou de repères spécifiques.

De nombreux problèmes sont soulevés par ce type d'application comme :

et pour une équipe de robots :

Dans le cadre de l'application visée, le véhicule doit être muni d'un certain nombre de fonctions de base, appelés aussi comportements, nécessaires pour qu'il assure ses missions. Le modèle global adopté est basé sur un paradigme multi-agents hétérogènes. L'hétérogénéité des agents s'exprime sous deux aspects :

Les différentes couches de comportement choisies sont :

Une partie importante de ce travail concernant l'étude et la réalisation des comportements réactifs et perceptifs qui équipent un robot a été effectuée dans le cadre de la collaboration CEMIF/LESiR. Cette collaboration a donné lieu à la soutenance de la thèse de S. Al Allan (Université d'Evry, 1996) [ALA96T], de la thèse de Z. Jin (ENS Cachan, 1997) [JIN97T], au mémoire CNAM de A. Cavalier [CAV97ST], à la thèse en cours de F. Bras , à deux stages de recherche de MM. Belega et Ivaschescu, enseignant-chercheurs à l'Université Technique de Timisoara (Roumanie) [BEL97ST, BEL98R, BEL98C, IVA97ST, IVAS98aC, IVAS98bC, PRA98C] et un stage IUFM de F. Jobé [JOB98ST] dans le cadre de l'agrégation de génie électrique.

Le troisième niveau de comportement est le niveau de supervision. Sa structure est également orientée multi-agents. Elle devra assurer le contrôle de toute action destinée au milieu extérieur aussi bien qu'à sa propre attention. Pour l'instant, l'agent unique installé dans ce niveau examine les ordres de navigation, donne le contrôle du robot à l'agent qui fournit l'information de navigation la plus cohérente. En cas d'incompétence de ce dernier, le contrôle est basculé sur les autres agents du même niveau. Mais, on souhaite que la supervision prenne en charge des fonctions décisionnelles qualifiées d'intelligentes dans la mesure où elles doivent être douées d'un potentiel d'initiative lui conférant un certain degré d'autonomie. Ce type d'approche amène à s'interroger sur le comportement du robot et du groupe de robots vus comme un système.

Dans un système non autonome, les entrées, les états et la dynamique du système sont déterminés dès la conception du système. Par contre, l'autonomie est caractérisée par les transformations internes qui permettent de comprendre la dynamique du système. Les termes d'entrée et de perturbation sont différenciés réservant le terme d'entrée à la manière unique dont une transformation d'état s'effectue et le terme de perturbation à l'effet produit sur la structure du système par un agent non spécifié. Un système autonome fonctionne de façon continue avec une certaine dynamique jusqu'à l'arrivée d'une perturbation qui déplace l'état du système ainsi que sa dynamique. Diverses modélisations de ce passage existent notamment dans le cas des systèmes dynamiques. La modélisation, prenant en compte la complexité de la représentation des perturbations agissant sur le robot et le groupe de robots, constitue la direction principale de recherche. On définit alors l'émergence de comportement au sein du groupe comme le passage décidé par le groupe de robot lui-même d'une dynamique à une autre menant au nouveau comportement. Cet intérêt pour l'émergence de comportement est nécessaire puisqu'il est directement lié à la notion d'autonomie du système. Cette approche semble pouvoir s'adapter au groupe de robots mais aussi à la couche de supervision d'un seul robot d'autant mieux que le paradigme multi-agent est adopté dans les deux applications. Cette problématique trouvera son application dans l'étude des décisions prises par un groupe de robot mobiles regroupés au sein d'une patrouille navigant en formation lorsque survient un obstacle ou que la configuration de l'environnement oblige la formation à se modifier.

Du point de vue des matériels mis en 'uvre, on disposait jusqu'en 1996 d'une plate-forme mobile AMARA I équipée et des logiciels de contrôle-commande des moteurs, de gestion de trajectoire, de reconnaissance d'environnement et d'élaboration de sa description symbolique (automates cellulaires), de détermination des comportements réactifs (réseaux de neurones). Les nouveaux démonstrateurs appelés AMARA II, de taille beaucoup réduite (diamètre 35 cm), sont au nombre de trois. Les travaux effectués sur AMARA I sont en cours de portage sur AMARA II.



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